ROSAT – mehr als nur ein abstürzender Satelliten-Oldie

BLOG: Astronomers do it at Night

…und auch tagsüber
Astronomers do it at Night

Während ich diese Zeilen schreibe, schickt sich ROSAT, der deutsche ROentgenSATellit, dazu an, tiefer und tiefer in die Erdatmosphäre einzudringen, in der er letztlich verglühen wird – voraussichtlich im Laufe der nächsten Stunden. ROSAT hat in etwa die Größe eines Kleinbusses, und vermutlich werden Bruchstücke – insbesondere Teile der Spiegel des Röntgenteleskops an Bord, die aus der temperaturbeständigen Glaskeramik Zerodur bestehen – den Wiedereintritt überstehen und den Erdboden erreichen. Weil dabei allerdings auch prinzipiell jemand zu Schaden kommen könnte, hat der sich schon lange Jahre im Ruhestand befindliche Satellit in den letzten Tagen und Wochen einiges an Schlagzeilen gemacht. Böse Zungen würden behaupten: mehr Schlagzeilen als während des Betriebes über seine wissenschaftlichen Leistungen.

Nun ist ROSAT nicht das Hubble Space Telescope, auch wenn gewisse Parallelen bestehen. Ähnlich wie beim bekanntesten Teleskop der Welt sollte ursprünglich auch ROSAT mit dem Space Shuttle in seine Umlaufbahn gebracht werden. Während es für Hubble aber keine andere Möglichkeit gab, hat man bei ROSAT umdisponiert und den Satelliten schließlich am 1. Juni 1990 mit einer Delta-II-Rakete gestartet. Der Plan, ROSAT nach Abschluß seiner wissenschaftlichen Mission auch mit dem Space Shuttle wieder zur Erde zurückzubringen, mußte damit allerdings auch aufgeben werden. Wenn man so will, schauen wir also auch deswegen nun gespannt nach oben und hoffen, daß uns ROSAT nicht auf den Kopf fällt, denn eigentlich sollte der ausgediente Satellit seinen Lebensabend in einem Museum verbringen. So war es für Hubble auch mal angedacht, und genau so wünschen es sich heute nach wie vor viele Fans.

Die allererste ROSAT-Testaufnahme – signiert von den Missionsplanern. Bild: MPE

Anders als Hubble hat ROSAT allerdings nie schön anzuschauende Bilder geliefert. Obwohl ROSAT vielleicht sogar der größte und wissenschaftlich anspruchsvollste Satellit “Made in Germany” war, war er in Deutschland praktisch völlig unbekannt – und wäre es heute noch, wäre da nicht die Sache mit dem Absturz. Aber auch der hat nicht wirklich etwas daran geändert, daß ROSATs wissenschaftliche Leistungen in Vergessenheit geraten sind.

ROSAT wurde fast ausschließlich in Deutschland entwickelt und gebaut. Neben den beiden Position Sensitive Proportional Countern (PSPC), die am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching entstanden sind, steuerte das amerikanische Smithsonian Astrophysical Observatory eine Kopie des High Resolution Imager (HRI) bei, der 1979 schon auf dem Einstein-Observatorium als Röntgenkamera mitgeflogen ist. Außerdem wurde dem Röntgenteleskop mit seinen 84cm Durchmesser und 2,40m Brennweite die kleine Wide Field Camera (WFC) der britischen University of Leicester aufgesattelt, die zeitgleich alle von ROSAT anvisierten Objekte auch im fernen UV beobachten sollte.

Der ROSAT All-Sky Survey. Bild: MPE

Die ROSAT-Mission war zweigeteilt: Das erste halbe Jahr des wissenschaftlichen Betriebs verbrachte der Satellit mit einer vollständigen Himmelsdurchmusterung, bei der fast der gesamte Himmel langsam mit dem PSPC abgescannt wurde. Anschließend konnten ausgewählte Objekte im sogenannten Pointed Mode für eine längere Zeitdauer mit PSPC oder HRI  beobachtet werden. Die nominelle Lebensdauer von ROSAT betrug gerade mal eineinhalb Jahre, man ging aber schon von Anfang an davon aus, daß man den Satelliten länger betreiben konnte. Damit daß ROSAT aber mehr als 8 Jahre seinen Dienst tun würde, hatte dann doch niemand gerechnet, zumal man bereits kurz vor Ende der Himmelsdurchmusterung einen der beiden PSPC-Detektoren verlor, indem man ihn ausversehen auf die Sonne richtete. Ein ähnliches Mißgeschick mit dem HRI leitete am 20. September 1998 auch das Ende der ROSAT-Mission ein. Am 12. Februar 1999 wurde der Satellit abgeschaltet.

Das wertvollste wissenschaftliche Erbe von ROSAT ist bis heute die Himmelsdurchmusterung, der ROSAT All-Sky Survey (RASS). Um dessen Bedeutung zu verstehen, muß man sich veranschaulichen, wie der Röntgenhimmel vor ROSAT aussah. 1962 wurde mit Scorpius X-1 die erste kosmische Röntgenquelle außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt. 1970, vor dem Start des Uhuru-Satelliten, der zum ersten Mal den Himmel im Röntgenlicht durchmustern sollte, kannte man etwa 40 davon. Drei Jahre später war ihre Zahl auf 339 gestiegen. Das Einstein-Observatorium, von 1978 bis 1981 im Dienst, hatte als erster Satellit ein richtiges Röntgenteleskop an Bord, so daß man endlich auch Bilder aufnehmen konnte. Noch bei Uhuru hatte man die Röntgendetektoren nur mit Blenden versehen einfach so in verschiedene Richtungen gehalten, entsprechend schlecht war das Auflösungsvermögen. Einstein führte allerdings keine Himmelsdurchmusterung durch. Dennoch kannte man nach dem Ende der Mission knapp 4600 Himmelsobjekte, die Röntgenstrahlung aussenden. In den Daten des RASS dagegen konnte man fast 125.000 Röntgenquellen am ganzen Himmel identifizieren: normale Sterne, Weiße Zwerge und Neutronensterne, Röntgendoppelsternsysteme und Unmengen von Galaxien, Galaxienhaufen und Aktiven Galaktischen Kernen. Nach wie vor sind aber auch viele Quellen unidentifiziert.

Bis heute stellt der ROSAT All-Sky Survey in dieser Form eine einzigartige Datenbasis dar, denn die beiden Röntgensatelliten XMM-Newton und Chandra, die derzeit den Röntgenhimmel für uns untersuchen, machen Einzelbeobachtungen im Pointed Mode. Bei XMM verwertet man immerhin die Schwenks von einer Beobachtungsposition zur nächsten für eine einfache Durchmusterung, die später einmal bis zu 50% des Himmels abdecken soll. Aber erst mit der deutsch-russischen Mission eROSITA, die 2013 starten soll, wird der RASS wohl einen würdigen Nachfolger bekommen.

Der Mond bedeckt die Röntgenquelle GX 5-1, ein Staubhalo bleibt sichtbar. Bild: MPE

Aber auch ROSATs fast 9000 Einzelbeobachtungen haben zu unzähligen, teils völlig unerwarteten Ergebnissen und Entdeckungen geführt, darunter zum Beispiel die Entdeckung von Röntgenstrahlung von Kometen. Wie sich später herausstellte, ist Ladungsaustausch zwischen Teilchen aus dem Sonnenwind und der Kometenmaterie der Ursprung der Röntgenstrahlung. Aber auch unser Mond wurde erst mit ROSAT im Röntgenlicht ausfindig gemacht. Auch er strahlt nicht selbsttätig Röntgenlicht ab, sondern wir sehen gestreutes Röntgenlicht von der Sonne, genau wie im sichtbaren Spektralbereich. Und nochetwas fällt auf Röntgenbildern des Mondes auf, nämlich der diffuse Röntgenhintergrund, der von der dunklen Seite des Mondes abgedeckt wird. Erst mithilfe extrem langer, teilweise kombinierter Beobachtungen, sogenannten Deep Surveys, ist man den Quellen dieses schwachen Röntgenleuchtens auf die Spur gekommen. Insgesamt einen Monat lang beispielsweise hat ROSAT das Lockman Hole beobachtet, eine Himmelsregion im Sternbild Großer Bär, bei der man vorher anhand von Radiobeobachtungen festgestellt hatte, daß unsere Sicht in die Tiefen des Kosmos dort kaum durch interstellaren Wasserstoff gestört wird. So ließ sich der diffuse Röntgenhintergrund in Einzelquellen auflösen, die man wiederum fernen Galaxien zuordnen konnte.

Röntgenstrahlung von der Supernova 1987A in der Großen Magellanschen Wolke. Bild: MPE

Ich selber habe zu Beginn meiner Studienzeit als Hilfskraft unzählige Röntgenbeobachtungen von Sternen analysiert. In meiner Diplomarbeit und danach habe ich dann ausschließlich neuere und meist auch deutlich bessere Daten von XMM und Chandra verwendet. Heute blicken die Röntgenastronomen mit Spannung auf ATHENA, den geplanten Nachfolger für das inzwischen in die Jahre gekommene Duo – und freuen sich auf die Daten von eROSITA.


Wer mehr über ROSAT erfahren möchte, dem sei der Raumzeit-Podcast mit einem Interview mit Joachim Trümper, dem Projektleiter von ROSAT am Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik empfohlen.

Image Credit für alle Bilder: Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik

Carolin Liefke

Veröffentlicht von

Astronomin in vielerlei Hinsicht, so könnte man mich mit wenigen Worten beschreiben. Da ist zunächst einmal die Astrophysikerin, die an der Hamburger Sternwarte über die Aktivität von Sternen promoviert und dabei hauptsächlich mit den Röntgensatelliten Chandra und XMM-Newton gearbeitet hat, aber auch schon am Very Large Telescope in Chile beobachten durfte. Auslöser ihres beruflichen Werdegangs war ein engagierter Lehrer, dessen Astronomie-AG sie ab der 7. Klasse besuchte. Ungefähr zur selben Zeit erwachte auch die Hobbyastronomin, die anläßlich des Einschlags des Kometen Shoemaker-Levi 9 auf den Jupiter begann, mit einem russischen Feldstecher vom Flohmarkt den Tanz der Jupitermonde zu verfolgen. Heutzutage freut sie sich über jede Gelegenheit, mit ihrem 16-zölligen Dobson tief im Odenwald fernab der Lichter der Rheinebene auf die Jagd nach Deep-Sky-Objekten zu gehen. Und da Amateurastronomen gesellige Wesen sind, treffe ich mich gerne mit Gleichgesinnten, zum Beispiel zum gemeinsamen Beobachten. Auch nach meinem Umzug von der Großstadt Hamburg in das schöne Universitätsstädtchen Heidelberg halte ich engen Kontakt zu meinen Vereinskameraden von der Hamburger Gesellschaft für volkstümliche Astronomie und dem Astronomieverein meiner Jugend, dem Arbeitskreis Sternfreunde Lübeck. Seit einigen Jahren bin ich außerdem in dem Internetforum Astrotreff aktiv, wo ich Teil des Moderatorenteams bin. Um meine Faszination an der Astronomie an andere weitergeben zu können, besonders an Kinder und Jugendliche, habe ich mich seit Jahren in der Öffentlichkeitsarbeit engagiert, habe populärwissenschaftliche Vorträge gehalten und Schülergruppen betreut, die in Hamburg das Institut besucht haben. Diese Leidenschaft habe ich nun zu meinem Beruf gemacht. Hier in Heidelberg arbeite ich in einem kleinen aber feinen Team am Haus der Astronomie. Hiermit lade ich Sie ein, lieber Leser, an all diesen Facetten meines Astronomendaseins teilzuhaben. Mal witzig, mal spannend oder nachdenklich, manchmal auch persönlich oder mit Aha-Effekt. Carolin Liefke

5 Kommentare

  1. Was übrig bleibt…

    Tja, und nun ist es vorbei. Wer sich dennoch gerne mit der Wissenschaft von ROSAT auseinandersetzen möchte, dem liefere ich auch noch diverse Links in dem Artikel nach. Leider war schon gestern der Webserver des Max-Planck-Instituts für Extraterrestrische Physik nicht erreichbar, so daß sie ins Leere laufen würden, wenn ich sie jetzt einbaue.

Schreibe einen Kommentar