Künstlerische Darstellung der integralen Beobachtung der Erde. Bildnachweis: ESA Zum Vergrößern anklicken
Der kosmische Raum ist mit kontinuierlicher, diffuser energiereicher Strahlung gefüllt. Um herauszufinden, wie diese Energie erzeugt wird, haben die Wissenschaftler des Integralen Gammastrahlenobservatoriums der ESA eine ungewöhnliche Methode ausprobiert: die Beobachtung der Erde vom Weltraum aus.
Während einer vierphasigen Beobachtungskampagne, die am 24. Januar dieses Jahres begann und bis zum 9. Februar andauerte, hat Integral die Erde untersucht. Der Satellit benötigt komplexe Steuerungsoperationen vom Boden aus und wurde in einer festen Ausrichtung im Weltraum gehalten, während er darauf wartet, dass die Erde durch ihr Sichtfeld driftet.
Ungewöhnlich ist das Hauptziel dieser Beobachtungen nicht die Erde selbst, sondern das, was im Hintergrund zu sehen ist, wenn sich die Erde vor dem Satelliten bewegt. Dies ist der Ursprung der diffusen energiereichen Strahlung, die als „kosmischer Röntgenhintergrund“ bekannt ist.
Bisher wurde dies bei Integral seit den 1970er Jahren nie gleichzeitig mit einem so breiten Band an Energiedeckung untersucht, und schon gar nicht mit so fortschrittlichen Instrumenten.
Astronomen glauben, dass der „kosmische Röntgenhintergrund“ von zahlreichen supermassiven und akkretierenden Schwarzen Löchern erzeugt wird, die im gesamten Weltraum verteilt sind. Diese mächtigen Monster ziehen Materie an, die dann enorm beschleunigt wird und so hohe Energie in Form von Gamma- und Röntgenstrahlen abgibt.
Röntgenobservatorien wie das XMM-Newton der ESA und das Chandra der NASA konnten eine große Anzahl einzelner Quellen identifizieren und direkt zählen? wahrscheinlich schwarze Löcher? das macht bereits mehr als 80 Prozent des gemessenen kosmischen diffusen Röntgenhintergrunds aus.
Über den Ursprung des höchsten Energiebandes dieser kosmischen Strahlung oberhalb der Reichweite dieser beiden Satelliten ist jedoch nur sehr wenig bekannt. Dies wird in Form von hochenergetischen Röntgen- und Gammastrahlen in Reichweite von Integral verteilt.
Es wird angenommen, dass der größte Teil der Gammastrahlen-Hintergrundemission auch von einzelnen supermassiven Schwarzen Löchern erzeugt wird, aber Wissenschaftler müssen diese Emission mit klar identifizierten Quellen koppeln, um eine endgültige Aussage zu treffen. Tatsächlich könnten auch andere Quellen wie weit entfernte Galaxien oder nahe schwache Quellen verantwortlich sein.
Die Identifizierung der einzelnen Quellen im Gammastrahlenbereich, aus denen der diffuse kosmische Hintergrund besteht, ist viel schwieriger als die Zählung der einzelnen Röntgenquellen. Tatsächlich können die starken Gammastrahlen nicht mit Linsen oder Spiegeln fokussiert werden, da sie einfach direkt durchgelassen werden.
Um ein Gammastrahlenbild einer Quelle zu erzeugen, verwendet Integral eine „Maskentechnik“ - eine indirekte Bildgebungsmethode, bei der der Schatten einer auf dem Teleskop platzierten Maske erfasst wird, wie sie von einer Gammastrahlenquelle projiziert wird.
Während der Beobachtungen verwendeten die Wissenschaftler die Erdscheibe als „zusätzliche Maske“. Die Erde blockiert oder beschattet auf natürliche Weise den höchsten Energiefluss von Millionen entfernter Schwarzer Löcher.
Ihr kombinierter Fluss kann auf indirekte Weise genau gemessen werden, dh indem die Amplitude und das Energiespektrum des Energieabfalls gemessen werden, wenn die Erde das Sichtfeld von Integral passiert. Sobald dies bekannt ist, können Wissenschaftler schließlich versuchen, die Strahlung mit einzelnen Quellen zu verbinden.
Alle Beobachtungen waren sehr erfolgreich, da alle Gamma- und Röntgeninstrumente an Bord von Integral (IBIS, SPI und JEM-X) klare und eindeutige Signale gemäß den Erwartungen aufzeichneten.
Die Integral-Wissenschaftler fahren bereits mit der Analyse der Daten fort. Ziel ist es, letztendlich den Ursprung der Hintergrundstrahlung mit der höchsten Energie zu verstehen und möglicherweise neue Hinweise auf die Geschichte des Wachstums supermassiver Schwarzer Löcher seit den frühen Epochen des Universums zu geben.
Ursprüngliche Quelle: ESA Portal
