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Nachrichten Wissen Röntgenteleskop eROSITA: Die Welt wartet auf erste Ergebnisse
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14:05 27.09.2019
Auf dem Weg in den Orbit hat eROSITA bereits Testaufnahmen von Röntgenquellen gesendet. Zum Größenvergleich: der Mond (links). Quelle: G. Lamer/AIP/MPE/Montage: Lamer
Potsdam

Es gibt fünf Punkte, an denen ein relativ kleines Objekt wie ein Satellit antriebslos mit der Erde um die Sonne kreisen kann. Die Gravitationskräfte und die Fliehkraft, die auf den Satelliten einwirken, heben sich dort auf. Das gilt für jedes System zweier Himmelskörper. Am weitesten draußen liegt der L2 oder Lagrange-Punkt 2, benannt nach dem Mathematiker und Physiker Joseph Louis de Lagrange, der die Gleichgewichtspunkte 1772 entdeckte. Der L2 im System Erde-Sonne ist eine besonders günstige Position für Weltraumteleskope. Im Juli startete das deutsche Röntgenteleskop „eROSITA“ mit einer russischen Proton-Rakete und hat nun seinen Orbit um den Lagrange-Punkt erreicht.

Die Daten erreichen wie geplant die Erde

1,5 Millionen Kilometer entfernt, am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP), atmet Georg Lamer auf. Seit elf Jahren arbeitet der Astrophysiker an dem Projekt; er hat einen Großteil der Software geschrieben. Mittlerweile ist klar: Es ist alles gut gegangen.

Georg Lamer, Astrophysiker in Potsdam. Quelle: Ina Schmiedeberg

Die sieben Einzelteleskope, aus denen sich das Instrument zusammensetzt, arbeiten einwandfrei, ebenso wie die entsprechenden Kameras. Wie geplant erreichen die Daten die Erde. Sie werden jede Nacht von Moskau empfangen, wenn Kontakt zum russisch-deutschen Spektrum-Röntgen-Gamma-Satelliten (SRG) besteht, dessen Hauptinstrument eROSITA ist. Von Moskau werden sie nach Garching zum Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik übermittelt, wo das Teleskop im Wesentlichen gebaut wurde.

Auf die Daten der Kollegen aus Bayern greifen auch die Potsdamer Forscher zu. Wenn nötig kann Georg Lamer das am heimischen Notebook erledigen, denn um riesige Datenvolumen geht es nicht. „Es ist eher wie früher mit den alten Modems“, sagt er. Lichtteilchen für Lichtteilchen entsteht ein Bild. „Im Röntgenbereich sind wir immer etwas knapp mit Photonen“, erklärt der Wissenschaftler. Die wichtigste Aufgabe der Software ist, zu unterscheiden, ob eine Photon zu einer Röntgenquelle gehört oder nicht.

Galaxienhaufen und Schwarze Löcher

Das Teleskop wird bald beginnen, den Himmel im mittleren Röntgenbereich bis zehn Kiloelektronenvolt zu durchmustern, achtmal in den kommenden vier Jahren. Dabei werden Kataloge von Galaxienhaufen und Schwarzen Löchern entstehen, und die großräumige Struktur des Universums wird kartographiert. Aufgabe der Wissenschaftler wird es sein, in den zusammengetragenen Daten Informationen zu finden, die etwas über die Entwicklung des Universums aussagen.

Mirko Krumpe ist einer der Forscher, die für das AIP an der eROSITA-Mission arbeiten. „Das Projekt wird uns mehr Daten liefern als wir je hatten“, sagt der Astrophysiker, der sich für die supermassereichen Schwarzen Löcher im Zentrum von Galaxien interessiert. Er erwartet, in den Katalogen Hinweise zum Lebenszyklus der mysteriösen Objekte zu entdecken. Die schiere Anzahl, die eROSITA finden wird, ist für Krumpes Fragestellungen entscheidend, denn eine Million Schwarze Löcher über ein Jahr zu beobachten ist einfacher als ein Schwarzes Loch über eine Million Jahre.

Ein bisschen Software fehlt immer

Um aus den Rohdaten verwertbare Informationen zu machen, hat Georg Lamer für eROSITA mittlerweile mehrere Zehntausend Zeilen Code geschrieben. Wie bei anderen komplexen Programmen auch, ist die Arbeit daran nie abgeschlossen. Während der Anwendung stoßen die Kollegen auf Fehler, die beseitigt werden müssen, oder benötigen Unterstützung, um die Daten unter neuen Gesichtspunkten auswerten zu können. Man kann nicht alles im Vorfeld überblicken.

Kurz vor dem geplanten Raketenstart bekam Georg Lamer zum Beispiel einen Anruf mit der dringenden Bitte aus Garching: „Wir brauchen noch ein Stück Software“. Immerhin hatte man noch rechtzeitig bemerkt, dass nichts Auskunft darüber geben konnte, in welchen Winkel die Sonnenstrahlen auf wichtige Bauteile des Teleskops treffen.

Probleme mit der Batterie

Der Start wurde schließlich verschoben. Das lag allerdings an Problemen mit einer Batterie und nicht an Georg Lamer. Der hatte seine Aufgaben erledigt und war sogar mit drei Kollegen vom AIP nach Baikonur gereist, um die Rakete abheben zu sehen und das russische Team kennenzulernen. Die knapp 60 Meter große Proton-M bleib nach der Rückreise der Potsdamer noch drei Wochen am Boden.

„Verzögerungen sind in unserem Arbeitsfeld eher die Regel als die Ausnahme“, sagt Mirko Krumpe, der ebenfalls zur Potsdamer Delegation gehörte. Die Eindrücke, die er im russischen Kosmodrom sammeln konnte, machten die Enttäuschung über den verschobenen Start vielfach wett. „Damit ist ein Kindheitstraum wahr geworden“, schwärmt der Wissenschaftler.

Selbst für die eROSITA-Mission war der verschobene Start nicht die erste Terminänderung. Das Teleskop hätte schon vor ein paar Jahren im Orbit sein sollen. Doch nun läuft die Testphase, in der das Instrument auf gut bekannte Objekte gerichtet und justiert wird. Bereits auf dem Weg zum L2 wurden die Kameras einzeln eingeschaltet und geprüft.

Warten auf das „First light“

Wenn in einigen Wochen alle Kameras gleichzeitig beobachten und das offizielle „First Light“ gefeiert wird, wird es genau genommen nicht das erste Licht sein, das eROSITAs Spiegel einfangen. Von unterwegs hat das Teleskop die Daten des Bildes geschickt, das oben zu sehen ist. Die punktförmigen Quellen sind aktive Galaxiekerne mit einem Schwarzen Loch im Zentrum. Die diffusen Quellen, zum Beispiel ganz rechts, sind Galaxienhaufen mit sehr heißen Gasen von zehn bis 100 Millionen Grad Celsius. Den Vollmond, der hier als Größenvergleich dienst, hat Georg Lamer während der Mondfinsternis 2018 aufgenommen.

Von Ina Schmiedeberg

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