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 Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik
20.07.2018 | Technische Universität Berlin

nachricht Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT
18.07.2018 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

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: Future electronic components to be printed like newspapers

A new manufacturing technique uses a process similar to newspaper printing to form smoother and more flexible metals for making ultrafast electronic devices.

The low-cost process, developed by Purdue University researchers, combines tools already used in industry for manufacturing metals on a large scale, but uses...

Im Focus: Rostocker Forscher entwickeln autonom fahrende Kräne

Industriepartner kommen aus sechs Ländern

Autonom fahrende, intelligente Kräne und Hebezeuge – dieser Ingenieurs-Traum könnte in den nächsten drei Jahren zur Wirklichkeit werden. Forscher aus dem...

Im Focus: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Stadtklima verbessern, Energiemix optimieren, sauberes Trinkwasser bereitstellen

19.07.2018 | Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik

20.07.2018 | Physik Astronomie

Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen

20.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Die Gene sind nicht schuld

20.07.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics