Ein Höhenforschungsraketenstart (Credit: NASA)

Die Untersuchung astronomischer Objekte bei den höchsten Energien von Röntgen- und Gammastrahlen begann in den frühen 1960er Jahren. Bis dahin wussten die Wissenschaftler, dass die Sonne eine intensive Quelle in diesen Wellenbereichen ist, hatten aber keine anderen Objekte im Röntgenbereich beobachtet. Da die Erdatmosphäre die meisten Röntgen- und Gammastrahlen absorbiert, wurden Raketenflüge benötigt, die wissenschaftliche Nutzlasten über die Erdatmosphäre befördern konnten. Der erste Raketenflug, der erfolgreich eine kosmische Röntgenquelle aufspürte, wurde 1962 von einer Gruppe der American Science and Engineering (AS&E) gestartet, zu der die Wissenschaftler Riccardo Giacconi, Herb Gursky, Frank Paolini und Bruno Rossi gehörten. Bei diesem Raketenflug wurde ein kleiner Röntgendetektor verwendet, der eine sehr helle Quelle fand, die sie Scorpius X-1 nannten. (

In den 1970er Jahren entwickelten spezielle Röntgenastronomiesatelliten wie Uhuru, Ariel 5, SAS-3, OSO-8 und HEAO-1 dieses Wissenschaftsgebiet in erstaunlichem Tempo.

Wissenschaftler stellten die Hypothese auf, dass die Röntgenstrahlung von stellaren Quellen in unserer Galaxie hauptsächlich von sogenannten „Röntgendoppelsternen“ stammt. Die Röntgendoppelsterne bestehen aus einem Neutronenstern in einem Doppelsternsystem mit einem normalen Stern. Die Röntgenstrahlen in diesen Systemen stammen von Material, das vom normalen Stern zum Neutronenstern wandert, und zwar in einem Prozess, der als „Akkretion“ bezeichnet wird.2 Die binäre Natur des Systems ermöglichte es den Astronomen, die Masse des Neutronensterns zu messen. Bei anderen Systemen bestätigte die abgeleitete Masse des Röntgenstrahlen aussendenden Objekts die Vorstellung von der Existenz Schwarzer Löcher, da sie zu massiv waren, um Neutronensterne zu sein. Andere Systeme zeigten einen charakteristischen Röntgenpuls, wie er auch bei Pulsaren im Radiobereich gefunden worden war, was eine Bestimmung der Spinrate des Neutronensterns ermöglichte.Schließlich wurde festgestellt, dass einige dieser galaktischen Röntgenquellen sehr variabel sind. Einige Quellen tauchten am Himmel auf, blieben einige Wochen lang hell und verschwanden dann wieder aus dem Blickfeld. Solche Quellen werden als transiente Röntgenquellen bezeichnet.

Künstlerische Darstellung eines binären Röntgensystems (Credit: NASA/GSFC)

Es wurde auch festgestellt, dass die inneren Regionen einiger Galaxien Röntgenstrahlen aussenden.

Es wird angenommen, dass die Röntgenstrahlung dieser aktiven galaktischen Kerne von ultra-relativistischem Gas in der Nähe eines sehr massiven schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie stammt. Schließlich wurde eine diffuse Röntgenemission über den gesamten Himmel festgestellt.

Die Erforschung der Röntgenastronomie wurde durch eine Reihe von Satelliten fortgesetzt, die von den 1980er bis zu den frühen 2000er Jahren aktiv waren: dieHEAO-Serie, EXOSAT, Ginga, RXTE, ROSAT, ASCA sowie BeppoSAX, das das erste Nachleuchten eines Gammastrahlenausbruchs (GRB) entdeckte.

Eine Röntgenmission, die weiterhin zu den Daten beiträgt, die Forschern zur Verfügung stehen, ist das Chandra X-ray Observatory (CXO), das derzeitige Flaggschiff der NASA für Röntgenastronomie. Es wurde im Juli 1999 gestartet und soll Röntgenstrahlen aus sehr heißen, hochenergetischen Regionen des Universums aufspüren, wie z. B. Galaxienhaufen, Materie um Schwarze Löcher und Sterne, die explodiert sind.

Künstlerische Darstellung von Suzaku in der Umlaufbahn.(Credit: JAXA)

Eine weitere aktuelle Röntgenmission ist Suzaku, die im Juli 2005 von Japan gestartet wurde. Sie wurde gemeinsam vom Institute of Space and Astronautical Science der Japan AerospaceExploration Agency (JAXA) und dem Goddard Space Flight Center der NASA entwickelt.

Europa ist ebenfalls an der Röntgenbeobachtung beteiligt, und zwar in Form der XMM-Newton genannten Röntgen-Multi-Spiegel-Mission der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), die wie Chandra im Jahr 1999 gestartet wurde. Wie Chandra wurde sie 1999 gestartet und diente der Beobachtung ultraheller Röntgenquellen und der Suche nach Hinweisen auf Schwarze Löcher mittlerer Masse.

Die jüngste Röntgenmission ist NuSTAR, die sich der Beobachtung harter Röntgenstrahlen widmet (Röntgenstrahlen mit höherer Energie, als sie von anderen Röntgenteleskopen in der Umlaufbahn beobachtet werden können). NuSTAR wird schwarze Löcher und andere kollabierte Sterne in unserer Galaxie aufspüren, Material in jungen Supernova-Überresten kartieren und relativistische Jets in aktiven galaktischen Kernen untersuchen.

Künstlerische Darstellung von NuSTAR in der Umlaufbahn.(Credit: NASA/JPL-Caltech)

Daten von diesen Satelliten helfen uns, die Natur dieser Quellen und die Mechanismen, durch die die Röntgen- und Gammastrahlen emittiert werden, weiter zu verstehen. Das Verständnis dieser Mechanismen kann wiederum Aufschluss über die grundlegende Physik unseres Universums geben. Durch die Beobachtung des Himmels mit Röntgen- und Gammastrahleninstrumenten sammeln wir wichtige Informationen, um Fragen wie die nach der Entstehung und Entwicklung des Universums zu beantworten und einen Einblick in sein weiteres Schicksal zu gewinnen.

Aktualisiert: September 2013