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:
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.
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
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.