(Links) Das NASA/JAXA-Röntgenteleskop XRISM (Rechts) das 6 mal 6 Pixel große Mikrokalorimeter-Array im Herzen von Resolve, einem Instrument auf XRISM (Bildnachweis: NASA/XRISM/Caroline Kilbourne/JAXA/Robert Lea (erstellt mit Canva))
Ein neues Röntgenteleskop erweitert unser Verständnis des Universums mit nur drei Dutzend Pixeln – und stellt damit Smartphones mit 12 bis 48 Millionen Pixeln in den Schatten!
Die Raumsonde der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) und der NASA mit der Bezeichnung X-ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM; ausgesprochen „crism“) startet im September 2023. Seine Aufgabe ist es, das Universum mit „weicher Röntgenstrahlung“ zu erforschen, d. h. mit elektromagnetischer Strahlung, deren Energie etwa 5.000 Mal höher ist als die des sichtbaren Lichts. Die Funktionsweise von XRISM hängt mit einem Instrument namens „Resolve“ zusammen.
Das wirklich Erstaunliche an Resolve ist, dass es XRISM ermöglicht, das Wissen der Menschheit über den Himmel mit einem Bruchteil der Pixel zu erweitern, die auf dem Bildschirm des 1989 erschienenen Nintendo Gameboy verwendet wurden. Mit Resolve in der Hand besteht das ultimative Ziel der XRISM-Mission darin, den Wissenschaftlern die Möglichkeit zu geben, mehr über einige der heißesten Regionen des Kosmos sowie über einige der größten Strukturen im Universum und die fütternden supermassiven schwarzen Löcher zu erfahren, die in den aktiven Herzen vieler Galaxien sitzen.
„Das mag unmöglich klingen, aber es ist tatsächlich wahr“, sagte Richard Kelley, der US-Prüfleiter für XRISM am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, in einer Erklärung. „Das Resolve-Instrument gibt uns einen tieferen Einblick in den Aufbau und die Bewegung von Röntgenstrahlen aussendenden Objekten, indem es eine Technologie nutzt, die in den letzten Jahrzehnten in Goddard entwickelt und verfeinert wurde.“
Inhaltsübersicht
Eine Weltraummission mit viel Entschlossenheit
Um fair zu sein, ist es vielleicht unangemessen, Resolve mit einer Smartphone-Kamera zu vergleichen.
Das 6 mal 6 Pixel große Mikrokalorimeter-Array, das nur 0,5 mal 0,5 Zentimeter misst, macht Resolve zu weit mehr als einer Kamera.
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„Der Detektor misst die Temperatur jedes Röntgenstrahls, der auf ihn trifft“, erklärte Brian Williams, Wissenschaftler des XRISM-Projekts der NASA, in einer Erklärung. „Wir bezeichnen Resolve als Mikrokalorimeter-Spektrometer, weil jedes seiner 36 Pixel winzige Wärmemengen misst, die von jedem eintreffenden Röntgenstrahl abgegeben werden, was es uns ermöglicht, die chemischen Fingerabdrücke der Elemente, aus denen die Quellen bestehen, in noch nie dagewesenem Detail zu sehen.“
Der Einschub zeigt den Supernova-Überrest N132D in einem Bild, das vom XRISM-Röntgenteleskop aufgenommen wurde; der Hintergrund zeigt die Große Magellansche Wolke, in der sich N132D befindet. (Bildnachweis: Inset, JAXA/NASA/XRISM Xtend; Hintergrund, C. Smith, S. Points, das MCELS-Team und NOIRLab/NSF/AURA)
Um ein Spektrum von Röntgenquellen zwischen 400 und 12.000 Elektronenvolt zu erzeugen, muss der gesamte Resolve-Nachweis extrem kalt gehalten werden, bei einer Temperatur von minus 459,58 Grad Fahrenheit (minus 273,1 Grad Celsius). Das ist ein Bruchteil eines Grades wärmer als der absolute Nullpunkt, die theoretische Temperatur, bei der alle atomaren Bewegungen zum Stillstand kommen würden.
Resolve ist so präzise, dass es die Bewegung eines Himmelsobjekts erkennen kann und den Astronomen eine 3D-Ansicht dieses Ziels liefert. Bei Galaxien bedeutet dies, dass die Bewegungen von heißerem Gas, das mit höherer Energie glüht, von denen von kälterem Gas unterschieden werden können.
Diese Röntgenkarten sollten es Wissenschaftlern ermöglichen, die Bewegung von Materie zu verfolgen, die von Sternen ausgestoßen wird, die einen explosiven Supernova-Tod sterben – eine ziemlich große Sache für ein kleines Gerät mit nur 36 Pixeln.
