Am 6. September verließ ein neuer Satellit die Erde und zeigte uns die Bewegung heißer Plasmaströme im Universum. Die zurückgegebenen Daten werden den Fluss von Materie und Energie in der Nähe des Schwarzen Lochs und die elementare Zusammensetzung des Universums enthüllen. Der vom japanischen Raumfahrtzentrum Tanegashima aus gestartete Satellit X-ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM) wird Röntgenwellenlängen mit beispielloser Präzision erfassen, um in die Kerne von Galaxienhaufen zu blicken, die Funktionsweise von Schwarzen Löchern und Supernovae aufzudecken und uns etwas über den elementaren Aufbau des Universums zu verraten.

Der am 6. September gestartete Satellit X-ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM) zielt darauf ab, mithilfe fortschrittlicher Röntgenerkennungstechnologie heiße Plasmaströme im Universum zu erforschen. (Konzeptbild von XRISM im Weltraum) Bildquelle: JAXA

XRISM, ausgesprochen „crism“, ist eine Gemeinschaftsmission der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) und der National Aeronautics and Space Administration (NASA), an der auch die Europäische Weltraumorganisation (ESA) beteiligt ist.

XRISM unterscheidet sich von bestehenden Röntgenteleskopen durch seine einzigartige Fähigkeit, verschiedene Farben von Röntgenlicht zu unterscheiden. Dies wird den Wissenschaftlern eine Fülle von Informationen liefern. Es ist mit einem neuen Instrument ausgestattet, das Röntgenstrahlen aus winzigen Temperaturänderungen erkennen kann. Es wird in der Lage sein, die im beobachteten Objekt vorhandenen chemischen Elemente wie Eisen, Nickel, Sauerstoff oder Silizium sowie deren Häufigkeit zu identifizieren. XRISM kann auch die Geschwindigkeit der Gasbewegung ablesen.

Irina Zhuravleva, Astrophysikerin an der University of Chicago, sagte: „Mit XRISM werden wir ein neues Verständnis des heißen und energiereichen Universums erlangen. Wir werden Sternexplosionen, die Wechselwirkung von Schwarzen Löchern mit ihren Wirtsgalaxien und die heftigen Verschmelzungen von Galaxienhaufen in beispielloser Detailliertheit beobachten, aber das Aufregendste ist, dass neue Missionen immer mit unerwarteten Entdeckungen einhergehen.“

Der Perseus-Galaxienhaufen (links) und der Virgo-Galaxienhaufen (rechts) sind seit langem für Wissenschaftler interessante Galaxienhaufen. XRISM wird auf diesen früheren Beobachtungen aufbauen, wie auf dem Bild oben vom Chandra-Röntgenobservatorium, um die Physik dieser massiven Objekte besser zu verstehen. Quelle: NASA/CXC/Stanford University/I. Zhuravleva et al.

Erkennen Sie extreme Phänomene

Röntgenstrahlen werden von einigen der energiereichsten Extremphänomene im Weltraum erzeugt. Zu diesen Phänomenen gehören explodierende Sterne, Materie, die um supermassereiche Schwarze Löcher wirbelt, und die Verschmelzung von Galaxienhaufen – den größten Objekten im Universum, die Tausende von Galaxien enthalten, die durch die Schwerkraft miteinander verbunden sind.

Wissenschaftler der University of Chicago werden mehrere erstmals beobachtete massive Galaxienhaufen und -gruppen analysieren. Eine der großen Fragen betrifft die supermassiven Schwarzen Löcher in den Zentren von Galaxienhaufen. Wissenschaftler wissen, dass diese Schwarzen Löcher Energie an ihre Umgebung abgeben und so die Geschwindigkeit der Sternentstehung regulieren. Doch wie genau diese Schwarzen Löcher mit ihren Muttergalaxien interagieren, bleibt ein Rätsel.

Irina Zhuravleva Fotoquelle: Fotografie: Jean Lachat

„Bisher haben wir die Physik dieser Wechselwirkungen anhand ‚statischer‘ Bilddaten untersucht“, erklärt Irina Zhuravleva, Assistenzprofessorin für Astronomie und Astrophysik bei Clare Boothe Luce. „Mit XRISM werden wir die Geschwindigkeit von Gas messen, das von supermassereichen Schwarzen Löchern angetrieben wird, und die Vermischung verschiedener Gase und Metalle untersuchen.“

Ähnliche Messungen der äußeren Regionen von Galaxienhaufen werden auch Aufschluss darüber geben, wie Energie im Universum übertragen wird.

Darüber hinaus wird XRISM auch die Häufigkeit verschiedener chemischer Elemente und die Verteilung von Metallen innerhalb und außerhalb von Galaxien genau messen und so aufdecken, welche Arten explodierender Sterne für die aktuelle chemische Zusammensetzung des Universums verantwortlich sind.

Neue Grenzen in der Weltraumforschung

Da die Erdatmosphäre Röntgenstrahlen blockiert, müssen diese Beobachtungen vom Weltraum aus durchgeführt werden. Einen Satelliten aus dem Weltraum zu starten und alle Instrumente zu steuern, ist eine außergewöhnliche Herausforderung. Drei frühere Versuche, ähnliche Satelliten zu starten und zu betreiben, waren gescheitert; Wissenschaftler hoffen, dass der vierte Start erfolgreich sein wird.

Der XRISM-Satellit wird nach dem Start getestet und kalibriert, um sicherzustellen, dass alle Instrumente bereit sind, später in diesem Jahr mit den Beobachtungsplänen zu beginnen.

„XRISM wird eine neue Ära der hochauflösenden Röntgenspektroskopie einläuten“, sagte Zhuravleva. „Wir freuen uns sehr über diese Mission und sind bereit, die mit Spannung erwarteten Daten zu analysieren.“