Die NASA hat die Entwicklung eines weltraumgestützten Observatoriums angekündigt, um Astronomen eine neue Möglichkeit zu bieten, Röntgenstrahlen von exotischen Objekten wie Schwarzen Löchern, Neutronensternen und Supernovae zu betrachten. Die Mission, die als GEMS (Gravity and Extreme Magnetism Small Explorer) bezeichnet wird, ist Teil der SMEX-Serie (Small Explorer) kosteneffizienter und hochproduktiver weltraumwissenschaftlicher Satelliten der NASA und wird der erste Satellit sein, der die Polarisation von Röntgenstrahlen misst Quellen jenseits des Sonnensystems.
Die Polarisation ist die Richtung des schwingenden elektrischen Feldes in einer elektromagnetischen Welle. Ein alltägliches Beispiel für Polarisation ist der dämpfende Effekt einiger Arten von Sonnenbrillen, die Licht durchlassen, das in eine Richtung vibriert, während der Rest blockiert wird. Astronomen messen häufig die Polarisation von Radiowellen und sichtbarem Licht, um einen Einblick in die Physik von Sternen, Nebeln und dem interstellaren Medium zu erhalten. Es wurden jedoch nur wenige Messungen von polarisierten Röntgenstrahlen aus kosmischen Quellen durchgeführt.
"Bis heute haben Astronomen die Röntgenpolarisation nur von einem einzigen Objekt außerhalb des Sonnensystems gemessen - dem berühmten Krebsnebel, der leuchtenden Wolke, die den Ort eines explodierten Sterns markiert", sagte Jean Swank, ein Goddard-Astrophysiker und GEMS-Direktor Ermittler. "Wir erwarten, dass GEMS Dutzende von Quellen entdeckt und diese neue Grenze wirklich öffnet."
Schwarze Löcher stehen ganz oben auf der Liste der Objekte, die GEMS beobachten kann. Das extreme Gravitationsfeld in der Nähe eines sich drehenden Schwarzen Lochs biegt nicht nur die Wege der Röntgenstrahlen, sondern verändert auch die Richtungen ihrer elektrischen Felder. Polarisationsmessungen können das Vorhandensein eines Schwarzen Lochs aufdecken und Astronomen Informationen über seinen Spin liefern. Sich schnell bewegende Elektronen senden polarisierte Röntgenstrahlen aus, wenn sie durch intensive Magnetfelder spiralförmig verlaufen, wodurch GEMS die Möglichkeit erhält, einen weiteren Aspekt extremer Umgebungen zu untersuchen.
"Dank dieser Effekte kann GEMS räumliche Skalen untersuchen, die weitaus kleiner sind als jedes Teleskop", sagte Swank. Polarisierte Röntgenstrahlen enthalten Informationen über die Struktur kosmischer Quellen, die auf keine andere Weise verfügbar sind.
"GEMS ist etwa 100-mal polarisationsempfindlicher als jedes andere Röntgenobservatorium. Wir erwarten daher viele neue Entdeckungen", sagte Sandra Cauffman, GEMS-Projektmanagerin und stellvertretende Direktorin für Flugprojekte bei Goddard.
Einige der grundlegenden Fragen, von denen Wissenschaftler hoffen, dass GEMS sie beantwortet, sind: Wo wird die Energie in der Nähe von Schwarzen Löchern freigesetzt? Woher stammen die Röntgenemissionen von Pulsaren und Neutronensternen? Wie sind die Magnetfelder in Supernova-Überresten aufgebaut?
GEMS wird über innovative Detektoren verfügen, mit denen die Röntgenpolarisation effizient gemessen werden kann. Mit drei Teleskopen erfasst GEMS Röntgenstrahlen mit Energien zwischen 2.000 und 10.000 Elektronenvolt. (Zum Vergleich: Sichtbares Licht hat Energien zwischen 2 und 3 Elektronenvolt.) Die Teleskopoptik basiert auf Dünnfolien-Röntgenspiegeln, die bei Goddard entwickelt wurden und bereits im gemeinsamen Japan / USA nachgewiesen wurden. Suzaku Orbital Observatorium.
GEMS wird frühestens 2014 mit einer Mission von bis zu zwei Jahren starten. GEMS wird voraussichtlich 105 Millionen US-Dollar ohne Trägerrakete kosten.
Die Orbital Sciences Corporation in Dulles, Virginia, wird den Bus- und Missionsbetrieb für Raumfahrzeuge übernehmen. ATK Space in Goleta, Kalifornien, wird einen 4-Meter-Ausleger bauen, der die Röntgenspiegel in der richtigen Entfernung von den Detektoren platziert, sobald GEMS die Umlaufbahn erreicht. Das Ames Research Center der NASA in Moffett Field, Kalifornien, wird Partner in der Wissenschaft sein, Software zur Verarbeitung wissenschaftlicher Daten bereitstellen und bei der Verfolgung der Entwicklung des Raumfahrzeugs behilflich sein.
Quelle: NASA Goddard
Siehe auch Vorgeschlagene Mission könnte Raum-Zeit um schwarze Löcher studieren
