Nu-STAR: ein erster Blick auf die Objekte des kosmischen, hochenergetischen Röntgenstrahlen-Hintergrunds

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Eine künstlerische Darstellung des Weltraum-Observatoriums Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR). Eine Gruppe von Astronomen hat den im letzten Jahr gestarteten Röntgensatelliten eingesetzt, um erste Hinweise auf die schwachen, aber hochenergetischen galaktischen Kerne zu finden, der für den kosmischen Röntgenstrahlen-Hintergrund verantwortlich sind. NASA

 

Der kosmische Röntgenstrahlen-Hintergrund (cosmic X-ray background = CXB) wurde in den frühen 1960-er Jahren entdeckt, einige Jahre vor der Entdeckung des bekannteren kosmischen Mikrowellen-Hintergrunds (die Reststrahlung, die aus der Zeit wenige hunderttausend Jahre nach dem Urknall datiert). Im Unterschied zum Mikrowellen-Hintergrund, dessen Ursprung tatsächlich diffus ist, wird der CXB von der Emission entfernter, hochenergetischer Punktquellen beherrscht: aktive Galaxienkerne – Gebiete starken Wachstums von Schwarzen Löchern in den Zentren von Galaxien. Ein wichtiges Ziel der Hochenergie-Astrophysik ist gewesen, die genaue Zusammensetzung der CXB zu bestimmen, um die Evolution dieser aktiven Kerne zu verstehen.

Große Fortschritte sind im vergangenen Jahrzehnt bei der Aufdeckung der Zusammensetzung der CXB gemacht worden – dank hochsensibler Durchmusterungen, die vornehmlich mit den Röntgen-Observatorien Chandra und XMM-Newton durchgeführt wurden. Diese Durchmusterungen sind so tief, daß sie etwa 90% der CXB-Quellen enträtselt haben, jedenfalls bei niedrigen Röntgenenergien, bei denen diese Observatorien arbeiten. Die Ergebnisse zeigen eine Fülle von AGNs bis auf Entfernungen, die so groß sind, daß ihr Licht für 95% des Alters des Universums zu uns unterwegs gewesen ist. Doch gelten diese Ergebnisse nur für Quellen, die bei niedrigeren Röntgenenergien entdeckt wurden, weitab von der Energiespitze der CXB, die viermal höher ist.

Das Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) stellt in diesem Zusammenhang einen Durchbruch dar. NuSTAR wurde am 13. Juni 2012 erfolgreich gestartet, ist das erste, die Erde umkreisende Hochenergie-Observatorium mit einstellbarer Optik und ist in der Lage, zehnmal genauere Winkelinformationen und eine hundertmal größere Empfindlichkeit zu liefern.

Ein großes Team an Astronomen, mit dabei Francesca Civano und Martin Elvis vom CfA, hat mit NuSTAR den kosmischen Röntgen-Hintergrund untersucht. NuSTAR hat Objekte entdeckt, die etwa einhundertmal schwächer waren als bei vorangegangenen Missionen erfaßte Quellen. Die Analyse zeigt, daß diese Objekte zumeist Quasare sind. Sie emittieren Röntgenstrahlung mit einer Leuchtkraft, die mehr als dem zehnmilliardenfachen der Leuchtkraft der Sonne entspricht und ihre aktiven Kerne finden sich in Galaxien, die um einen Faktor fünf massereicher zu sein scheinen als die vielen charakteristischen nahgelegenen galaktischen Kerne. Die neuen Resultate, ein erster Schritt bei der Untersuchung des hochenergetischen Röntgen-Universums mit dem Satellit NuSTAR, weisen darauf hin, daß diese neu entdeckten Objekte den bereits bekannten weitgehend ähnlich, aber sowohl bei der Masse als auch der Leuchtkraft gewaltiger sind.

Literatur:
“The NuSTAR Extragalactic Survey: A First Sensitive Look at the High-Energy Cosmic X-ray Background Population“
D. M. Alexander, D. Stern, A. Del Moro, G. B. Lansbury, R. J. Assef, J. Aird, and collaborators
The Astrophysical Journal, 773:125 (20pp), 2013 August 20

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