Techniklexikon

Röntgenastronomie

Astronomie und Astrophysik, Teilgebeit der Astronomie, das sich mit der Beobachtung der aus dem Universum kommenden Röntgenstrahlung im Wellenlängenbereich von etwa 0,01-10 nm befasst. Dies entspricht einem Energiebereich der Strahlung zwischen etwa 0,1 und 100 keV. In diesem Bereich ist die Erdatmosphäre undurchlässig, weshalb Röntgenastronomie heute ausschliesslich im Weltraum betrieben wird. Lediglich oberhalb von 20 keV ist es möglich, Röntgenstrahlung mit ballongetragenen Teleskopen zu empfangen.

Erste Versuche wurden bereits Ende der 40er Jahre mit Röntgendetektoren auf V2-Raketen unternommen. 1948 gelang es hiermit erstmals, Röntgenstrahlung von der Sonne nachzuweisen. Erst 1962 wurde mit einem Geiger-Müller-Zählrohr an Bord einer Forschungsrakete die zweite Röntgenquelle entdeckt: Scorpius X-1, ein Röntgendoppelstern. Der erste Röntgensatellit, Uhuru, startete 1970. Mit einem Proportionalzähler an Bord konnte hiermit erstmals der gesamte Himmel mit geringer Auflösung kartiert werden. Uhuru fand hierbei 339 Objekte. Es folgten dann Röntgenteleskope mit abbildenden Optiken. Ende der 90er Jahre waren rund 150 000 Röntgenquellen bekannt.

Thermische Röntgenstrahlung stammt von Quellen mit Temperaturen zwischen etwa 3 × 10⁵ und 3 × 10⁸ K. Nicht-thermische Strahlung entsteht entweder als Synchrotronstrahlung oder durch den inversen Compton-Effekt, bei dem hochenergetische Elektronen durch inelastischen Stoss einen Teil ihrer Energie auf Photonen mit ursprünglich geringer Energie übertragen.

Die stärkste Röntgenquelle am Himmel ist die Sonne, deren Strahlung aus der heissen Korona stammt. Im Sonnensystem fand man ausserdem Röntgenstrahlung bei einigen Kometen, die wahrscheinlich bei der Wechselwirkung des Sonnenwindes mit den Teilchen der Kometenkoma entsteht. Beim Mond wurde reflektierte Koronastrahlung der Sonne nachgewiesen.

Bei den stellaren Röntgenquellen handelt es sich überwiegend um Röntgendoppelsterne, in denen von einer Komponente zur anderen Gas strömt, sich erhitzt und Röntgenstrahlung emittiert. Eine zweite wichtige Klasse sind die Überreste von Supernovae. Diese expandierenden Gashüllen prallen auf die interstellare Materie und erhitzen sich dabei. Bei den extragalaktischen Quellen handelt es sich um aktive Galaxien und Quasare. Hier stammt die Röntgenstrahlung aus einer heissen Gasscheibe, die ein massereiches Schwarzes Loch im Zentrum einer Galaxie umgibt.

Röntgenastronomie: Supernova-Überreste gehören in der Röntgenastronomie zu den meist beobachteten Himmelskörpern. Hier der etwa 30 000 Jahre alte und 800 pc entfernte Cirrus-Nebel, aufgenommen mit dem Röntgenobservatorium ROSAT. Er besitzt am Himmel einen rund fünfmal grösseren Durchmesser als der Vollmond.