Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Riesenspiegel für die Röntgenstrahlung im All

16.09.2010
Neues PTB-Instrument misst die Qualität der Spiegel für das Röntgenteleskop IXO

Es soll das größte Röntgenteleskop aller Zeiten werden: Das International X-Ray Observatory (IXO), gemeinsam geplant von NASA, ESA und der japanischen Weltraumagentur JAXA, soll im Jahr 2021 ins All starten und der Welt ganz neue Erkenntnisse über Schwarze Löcher und somit über die Entstehung des Universums liefern.

Seine Dimensionen sind gewaltig: Allein die Oberfläche des Spiegels, der die kosmische Röntgenstrahlung etwa von Schwarzen Löchern einfangen soll, wird 1300 m² groß sein. Er wird aus kommerziellen Siliciumwafern mit millimetergroßen Poren an der Unterseite bestehen. Die Qualität dieser „verborgenen“ Oberflächen soll in der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) mit einem monochromatischen Röntgen-Nadelstrahl überprüft werden. Die neue Messeinrichtung steht im Synchrotronstrahlungslabor der PTB bei BESSY II in Berlin-Adlershof.

Die Vorarbeiten soll eROSITA erledigen. Das deutsch-russische Experiment unter Federführung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik wird im Jahr 2013 ins All starten. Mithilfe eines Bündels von sieben Röntgenteleskopen wird eROSITA den gesamten Himmel nach einer bestimmten Art Schwarzer Löcher absuchen: nach supermassiven Schwarzen Löchern, die in der Frühzeit des Universums, wahrscheinlich sogar vor den ersten Sternen, entstanden sind. Wissenschaftler erwarten, dass unter anderem mit dieser Mission etwa drei Millionen neue Schwarze Löcher gefunden werden. Damit wird erstmals ein vollständiger Überblick über die Bildung und Entwicklung supermassiver Schwarzer Löcher möglich. Deren gründliche Erforschung wird dann IXO übernehmen. Außerdem soll das neue Weltraumteleskop auch neue Erkenntnisse über Neutronensterne und stellare Schwarze Löcher liefern. Dieser zweite Typ Schwarzer Löcher entsteht, wenn besonders massereiche Sterne explodieren. Weil ein solches Unternehmen extrem teuer ist, haben sich 2008 die Weltraumagenturen der USA, Europas und Japans entschlossen, statt dreier Einzellösungen fortan dieses gemeinsame Projekt zu realisieren.

IXO kann die Röntgenstrahlung aus den sehr weit entfernten Schwarzen Löchern auffangen, weil diese Art von Strahlung das häufigste Hindernis auf dem Weg, kosmischen Staub, ungehindert durchdringt. Der Spiegel in dem Teleskop muss dafür aber sehr groß sein – und dennoch leicht genug. IXO bekommt einen einzigen Spiegel mit einer Sammelfläche von rund 3 m², einer Fokallänge von 20 m und einer Winkelauflösung von unter 5 Bogensekunden. Wegen des erforderlichen streifenden Strahlungseinfalls muss die gesamte Oberfläche des Spiegels etwa 1300 m² groß sein. Um diese große Fläche stabil und trotzdem leicht zu konstruieren, sollen kommerziell erhältliche, hoch-polierte Siliciumwafer auf der Unterseite mit Rippen versehen werden, um sie zu steifen Blöcken stapeln zu können. Dadurch entstehen Poren mit einem Querschnitt von etwa 1 mm², in denen die Strahlung an der Oberfläche des jeweils unteren Wafers reflektiert wird. Die Qualität dieser „verborgenen“ Oberflächen im Bezug auf Tangentenfehler und Rauhigkeit kann nicht wie üblich von oben untersucht werden, sondern muss in der vorgesehenen Anwendungsgeometrie mit Röntgenreflexion bei streifenden Strahlungseinfallswinkeln von etwa 1° bestimmt werden. Um die reflektierende Oberfläche einzelner Poren zu untersuchen, wird ein Röntgen-Nadelstrahl benötigt.

An der kürzlich im Rahmen einer Forschungskooperation mit der ESA erweiterten „X-ray pencil beam facility“ (XPBF) im Synchrotronstrahlungslabor der PTB bei BESSY II steht dafür jetzt ein monochromatischer Nadelstrahl mit einem typischen Durchmesser von 50 µm und einer Divergenz von unter einer Bogensekunde zur Verfügung. Er soll die Röntgenoptiken für IXO bei drei verschiedenen Photonenenergien, nämlich 1 keV, 2,8 keV und 7,6 keV, charakterisieren. Die Optiken können mit einem Hexapod im Vakuum mit Reproduzierbarkeiten von 2 µm bzw. unter einer Bogensekunde verschoben bzw. gedreht werden. Der direkte und der reflektierte Strahl werden mit einem ortsauflösenden CCD-basierten Detektor in einer Entfernung von 5 m oder 20 m von der Optik registriert. Für den letztgenannten Abstand, der der geplanten Fokallänge von IXO entspricht, wurde eine vertikale Bewegung des CCD-Detektors um mehr als 2 m implementiert. Erste Testmessungen in diesem Abstand wurden schon im Mai 2010 durchgeführt, die vollständige Inbetriebnahme der verlängerten XPBF ist für Anfang November 2010 geplant.

Ansprechpartner:
Michael Krumrey, PTB-Arbeitsgruppe 7.11 Röntgenradiometrie Tel.: (030)6392-5085, E-Mail: michael.krumrey@ptb.de
Aktuelle wissenschaftliche Veröffentlichung:
Krumrey, M.; Cibik, L.; Müller, P.; Bavdaz, M.; Wille, E.; Ackermann, M.; Collon, M. J.: X-ray pencil beam facility for optics characterization. Proc. SPIE 7732, 77324O (2010)

Erika Schow | idw
Weitere Informationen:
http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=42271
http://ixo.gsfc.nasa.gov/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Neuartige Halbleiter-Membran-Laser
22.03.2017 | Universität Stuttgart

nachricht Seltene Erden: Wasserabweisend erst durch Altern
22.03.2017 | Universität Basel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Im Focus: Auf der Spur des linearen Ubiquitins

Eine neue Methode ermöglicht es, den Geheimcode linearer Ubiquitin-Ketten zu entschlüsseln. Forscher der Goethe-Universität berichten darüber in der aktuellen Ausgabe von "nature methods", zusammen mit Partnern der Universität Tübingen, der Queen Mary University und des Francis Crick Institute in London.

Ubiquitin ist ein kleines Molekül, das im Körper an andere Proteine angehängt wird und so deren Funktion kontrollieren und verändern kann. Die Anheftung...

Im Focus: Tracing down linear ubiquitination

Researchers at the Goethe University Frankfurt, together with partners from the University of Tübingen in Germany and Queen Mary University as well as Francis Crick Institute from London (UK) have developed a novel technology to decipher the secret ubiquitin code.

Ubiquitin is a small protein that can be linked to other cellular proteins, thereby controlling and modulating their functions. The attachment occurs in many...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

Über Raum, Zeit und Materie

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Besser lernen dank Zink?

23.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Innenraum-Ortung für dynamische Umgebungen

23.03.2017 | Architektur Bauwesen