Ein Röntgenbild des Weltalls

Für das Leben auf der Erde wären die kosmischen Röntgenstrahlen tödlich, die von der Atmosphäre abgefangen werden. Astrophysikern geben sie jedoch Einblicke in ungeklärte Phänomene des Universums. Forscher aus zehn europäischen Instituten, darunter auch das Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching, haben für einen Ausschnitt des Alls nun einen Katalog von Röntgenquellen erstellt. In dem Atlas namens 2XMM listen sie 247 000 Röntgenquellen auf. Eingefangen hat der Satellit XMM-Newton das energiereiche Licht, das von Sternen, der Umgebung von schwarzen Löchern oder Galaxienhaufen stammt.

Er deckt bisher zwar nur etwa ein Prozent der Himmelsfläche ab, ist allerdings viel detaillierter als der nun zweitgrößte Katalog ROSAT ’Faint Source Cataloque’, der die ganze Himmelsfläche erfasst. In ihm finden sich für den ganzen Himmel rund 150 000 Röntgenquellen. Unter den 247 000 Röntgenquellen die 2XMM belegt, befinden sich jedoch viele Dubletten. Diese herausgerechnet haben die Wissenschaftler 192 000 einzelne Quellen identifiziert.

Mit den Mehrfachbeobachtungen haben sie jedoch dokumentiert, wie sich die hellsten Röntgenquellen verändern. Dabei haben die Forscher Objekte beobachtet, deren Leuchtkraft innerhalb von 100 Sekunden um die Intensität von bis zu zehn Milliarden Sonnen schwankt. „Das sind erstaunliche Beobachtungen, die wir noch nicht eindeutig erklären können“, sagt Thomas Boller, der an dem Projekt mitgearbeitet hat.

Blick auf unsichtbare Galaxien

Den Wissenschaftlern dient 2XMM zunächst als Orientierungskarte, mit der sie gezielt Objekte im Weltraum untersuchen können. Dabei können sie die Röntgenquellen des 2XMM identifizieren, indem sie ihn mit einem optischen Katalog, dem Sloan Digital Sky Survey (SDSS), überlagern. Denn anhand ihres sichtbaren Lichts, aber nicht immer anhand ihrer Röntgenstrahlen, lassen sich zum Beispiel Sterne von schwarzen Löchern unterscheiden. „Dann können wir gezielt schwarze Löcher beobachten“, erklärt Thomas Boller. „Der Katalog bietet der Wissenschaft noch weitere große Möglichkeiten, wie die Suche nach absorbierten aktiven Galaxien.“ In absorbierten aktiven Galaxien befindet sich sehr viel Staub und Gas. Die Strahlung, vor allem das sichtbare Licht, ihrer schwarzen Löcher und Sterne dringt daher fast nicht aus der Galaxie, da sie absorbiert wird. Röntgenstrahlen werden dagegen kaum abgefangen. Die Forscher hoffen nun, dass diese ihnen unzählige versteckte Galaxien enthüllt.

Die empfindlichsten Röntgendetektoren der Welt

Der Atlas 2XMM ist das Ergebnis von mehr als sechs Jahren Arbeit des XMM-Newton Survey Science Centre, in dem sich die zehn europäischen Institute zusammengeschlossen haben. Seine Datenfülle ist unter anderem den Röntgendetektoren und Teleskopspiegeln des Satelliten zu verdanken. Die Detektoren sind nämlich die empfindlichsten, die jemals auf der Welt gebaut wurden. An deren Entwicklung waren die Forscher des Garchinger Max-Planck-Instituts maßgeblich beteiligt. Auch für die Software zur Datenauswertung und für die Kalibrierung des Satelliten, der 1999 von der ESA ins Weltall geschossen wurde, waren wesentlich die Garchinger Wissenschaftler verantwortlich.