Abbildung 1: ROSAT, MPE Mitteilung

ROSAT (siehe Abbildung 1), die Abkürzung für Röntgensatellit, ist ein deutscher Forschungssatellit, der unter der Leitung des Max-Planck-Institutes für extraterrestrische Physik (MPE) entwickelt worden ist. Im Juni 1990 ist der etwa 2.4 Tonnen schwere Satellit in seine Umlaufbahn, die gegenüber dem Erdäquator um 53 Grad geneigt ist, gebracht worden. Seither umkreist in einer Höhe von 575 km die Erde alle 96 Minuten. An Bord befinden sich zwei Teleskope, das bis dahin größte Röntgenteleskop und ein kleineres Ultraviolett-Teleskop. Die wichtigste Aufgabe von ROSAT bestand in der systematischen Durchmusterung des gesamten Himmels in beiden Wellenlängenbereichen (All-Sky-Survey), der ersten mit einem abbildenden Röntgenteleskop. Dazu wurde der Himmel in Streifen abgetastet, wie in der schematischen Abbildung 2 dargestellt. Waren vorher etwa 1500 Röntgenquellen bekannt, so hat ROSAT etwa 60.000 neuen Röntgenquellen entdeckt, darunter:

Röntgeneigenschaften elliptischer Galaxien

Die Entfernung der von ROSAT entdeckten Objekte reichen von ungefähr einer Lichtsekunde, dem Mond, bis an den ``Rand'' des Universums. Das Licht der entferntesten Objekte ist bis zu etwa 10 Milliarden Jahren unterwegs. Es ist also zu einem Zeitpunkt ausgesendet worden, als unsere Sonne und die Erde noch garnicht existiert haben. Mithilfe des All-Sky-Surveys werden an der Universitäts-Sternwarte München die Röntgeneigenschaften elliptischer Galaxien untersucht .

 

Abbildung 2: Schematisches Bild des Funktionsprinzips der Himmelsdurchmusterung (All-Sky-Survey, MPE Mitteilung)

Seitdem steht ROSAT für Wissenschaftler aus aller Welt für sogenannte ``Pointed Observations'', d.h. lange Beobachtungen einzelner Objekte, zur Verfügung. So können spezielle Objekte oder Fragen der Röntgenastronomie genauer untersucht werden, siehe Abbildung 3.

 

Abbildung 3: Dieses ROSAT Bild zeigt einen als Lockman-Hole bezeichneten Himmelsausschnitt im Sternbild großer Bär, der insgesamt 53 Stunden ``belichtet'' wurde. Es ist die bislang tiefste Röntgenaufnahme des Himmels. Sie zeigt mehr als hundert Quellen weicher (rot), mittelharter (grün) und harter Röntgenstrahlung. Bei den Objekten mit hartem Spektrum handelt es sich um aktive Galaxien. Mit diesem Bild wird belegt, daß mindestens 75 Prozent der scheinbar diffus verteilten Röntgenhintergrundstrahlung aus der Überlagerung von extragalaktischen ``Punktquellen'' besteht, die in der Prä-ROSAT-Ära nicht voneinander getrennt werden konnten.

Die Funktionsweise eines Röntgenteleskopes

Röntgenstrahlen werden von polierten Oberflächen reflektiert, wenn der Einfall der Strahlen fast streifend ist. Die einfachste Möglichkeit eines Röntgenteleskopes besteht in einem Parabolspiegel (siehe Abbildung 4). Dieser hat jedoch unter den Bedingungen eines streifenden Einfalls katastrophale Bildfehler. Die Erfindung Wolters bestand darin, hinter das Paraboloid als Korrekturspiegel ein Hyperboloid zu setzen, an dem die Röntgenstrahlen ein zweites Mal reflektiert werden. Ursprünglich hat Hans Wolter dieses Arbeitsprinzip 1951 für die Röntgenmikroskopie entwickelt.

Abbildung 4: Prinzip des Wolter Teleskopes, MPE Mitteilung

Beim Spiegelsystem von ROSAT (siehe Abbildung 5) sind vier Wolter-Doppelspiegel gleicher Brennweite ineinandergeschachtelt, um eine große Sammelfläche zu erreichen. Die Öffnung beträgt 83 cm, die Brennweite 240 cm. Die Firma Carl Zeiss hat dieses Wolter-Teleskop mit extremer Präzision hergestellt. Die Spiegel weisen eine Oberflächenrauhigkeit von nur 0.35 Nanometern auf (ein Nanometer = ein millionstel Bruchteil eines Millimeters, dies entspricht dem Durchmesser eines Atoms !). Er ist der glatteste Spiegel der Welt.

Abbildung 5: Das Spiegelsysem von ROSAT, MPE Mitteilung

Röntgen-Detektoren

Um die Röntgenstrahlung zu messen, hat ROSAT zwei Instrumente an Bord, die in der Brennebene des Teleskopes gebracht werden können. Der PSPC (Position Sensitve Proportional Counter) hat nur eine moderate Ortsauflösung, ist dafür aber mit der Fähigkeit ausgestattet, Informationen über die Energie der einfallenden Röntgenquanten zu messen. Daraus läßt sich die Temperatur der Quelle oder der Erzeugungsmechanismus herleiten. Der HRI (High Resolution Imager) hat eine sehr gute Ortauflösung, liefert aber keine Information über die Energie. Mit ihm können feine Strukturen in Röntgenquellen untersucht werden.
Da der PSPC mit einem flüchtigen Gas gefüllt ist, das im Laufe der Zeit entwichen ist, kommt nun nur noch der HRI zum Einsatz.