Date post: | 05-Apr-2015 |
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XMM-NewtonCarina Fian
Übersicht
Einführung Mission und Umlaufbahn Aufbau und Funktionsweise Instrumente und Herstellung Ergebnisse der Mission
Einführung
Allgemeines: Weltraumobservatorium der ESA x-ray multi-mirror → Beobachtungen im
Röntgenbereich
Hauptaufgaben: Erforschung energiereicher Prozesse
(z.B. Materieeinfall in Schwarze Löcher, Entstehung von Sternen)
Mission und Umlaufbahn
Missionsstart: 10.Dezember 1999 mit der Rakete Ariane 5
Start: Raumfahrtzentrum Guayana in Frankreich
stark exzentrischer Erdorbit 48h Umlaufzeit Bahn größtenteils außerhalb Strahlengürtel
der Erde
Mission und Umlaufbahn
Perigäum: 7000 km Geschwindigkeit: 24 000km/h Apogäum: 114 000 km Äquatorneigung gegen die Bahnebene: 40° Bahnneigung gegen die Ekliptik: 63°
Start der Mission
Start des XMM-Newton mit der Rakete Ariane 5:
Umlaufbahn
XMM-Orbit:
Umlaufbahn
XMM-Orbit:
Aufbau
war damals Europa's massereichster Satellit 3.8 Tonnen schwer Tubuslänge: 6.8 Meter Satellit 10 Meter lang Durchmesser der größten Spiegelschale: 70cm
Aufbau und Funktionsweise
Aufbau:
Beobachtung im Röntgenbereich
Wellenlängenbereich:
1 Pikometer – 10 Nanometer entspricht Energiebereich:
100eV - einigen MeV
Nachteile bei Röntgenbeobachtungen:
- Erdatmosphäre im Röntgenbereich undurchlässig
- wird stark absorbiert
- wird so gut wie nicht gebrochen
Beobachtung im Röntgenbereich
man kann daher keine Linsensysteme verwenden
Reflexionswinkel nahe 90° zum Lot auf die Oberfläche → deshalb nur bei streifendem Einfall Ablenkung
man verwendet Teleskope spezielle Bauform:
Wolter-Teleskope 3 verschiedene Typen → für astronomische
Röntgenoptiken verwendet man Typ I
Beobachtung im Röntgenbereich
nur im Grenzfall der Totalreflexion gelingt Reflexion der Strahlen:
Wolter-Teleskop Typ I
Tubuslänge besteht aus 2 Spiegeln:
- Parabolspiegel
- Hyperbolspiegel Röntgenphotonen treffen zuerst auf das
Rotationsparaboloid, dann auf das Rotationshyperboloid
Reflexion an den Innenseiten der Spiegelsysteme (bei Typ 1)
Hyperboloid führt Strahlung im Fokus zusammen
Strahlengang
Strahlengang eines Wolter-Teleskops Typ I:
Aufbau des Wolter-Teleskops
in einem Teleskop mehrere dieser Spiegelsysteme ineinander geschachtelt
dadurch Vergrößerung der Lichtsammelfläche Die geschachtelten Spiegeloberflächen
bestehen aus dünnen beschichteten Folien.
Aufbau des Wolter-Teleskops
Vierfach verschachteltes Wolter-Teleskop:
Wolter-Teleskop Typ I
Wolter-Teleskop Typ 1:
Aufbau XMM-Newton
3 parallel ausgerichtete Röntgenteleskope 58 dünne Spiegelschalen größere Intensitäten durch verschachtelte
Spiegelsysteme durch hyperbolisches Spiegelsegment
Vergrößerung des Blickfelds (da auch nicht genau achsenparallele Strahlen aberrationsfrei in der Brennebene abgebildet werden)
Aufbau XMM-Newton
Brennweite: 7.5m gekrümmte Fokalebene im Fokus Detektor effektive Öffnung hängt von Größe und Anzahl
der Spiegelschalen sowie vom
Wellenlängenbereich der Röntgenstrahlung effektive Fläche variiert zwischen 0.6m² und 0.1m²
Instrumente
3 EPIC-Kameras (European Photon Imaging Camera) → CCD-Kameras, die extrem schwache Röntgenstrahlung registrieren können
befinden sich im Fokus hinter einem Filterrad Aufnahmen im Energiebereich von 0.1-15keV Registrierung der Ankunftszeit für Variabilitätsstudien
mit hoher Zeitauflösung (z.B. variable Röntgenhelligkeit von Galaxien, Pulsare)
Instrumente
parallel zu Röntgenteleskopen optisches
Teleskop moniert 30cm Spiegeldurchmesser Beobachtung im sichtbaren und ultravioletten
Bereich möglich
Instrumente
2 Spektrometer 1 zusätzliches Gitterspektrometer wesentlich bessere Energieauflösung im
Bereich von 0.35-2.5keV bei der Untersuchung
heller Röntgenquellen
Herstellung
Herstellung der Spiegelschalen äußerst
kompliziert Formgenauigkeit < 1 Mikrometer Spiegelschalen bestehen aus Glaskeramik Bedampfung mit dünner Gold- oder
Iridiumschicht insgesamt 200 m² hochfein poliertes Gold
Ergebnisse
Aufgabenbereiche: detaillierte Röntgenspektroskopie der Korona
anderer Sterne Untersuchungen von heißen Gasen in
Galaxienhaufen Untersuchung der Entwicklung aktiver
galaktischer Kerne
Ergebnisse
1.Beobachtung:
am 19.Januar 2000 Ausschnitt aus großer
Magellanscher Wolke:
Ergebnisse
Neueste Entdeckungen: Bericht vom 25.März 2013:(www.astronews.com)
Roter Zwergstern bewegt sich mit sehr hoher um das Massenzentrum des Doppelsystems.
Ergebnisse
Bericht vom 28.Februar 2013:(www.astronews.com)
Es ist erstmals gelungen, sichere Informationen über das Rotationsverhalten eines supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum einer Galaxie zu gewinnen.
Ergebnisse
Bericht vom 25.Januar 2013:(www.astronews.com)
Beobachtung eines schnell rotierenden Neutronensterns im Radio- und Röntgenbereich → Änderungen im Abstrahlverhalten im Radiobereich zeigten sich auch in den Röntgendaten.
Mission
Mission sehr erfolgreich schon 3 Mal verlängert (2005, 2007, 2009) laut Entscheidung im November 2010:
voraussichtliches Missionsende:
31.Dezember 2014
Quellen
Beobachtende Astronomie II: Astronomie und Astrophysik IV (Mathias Scholz)
ESA: XMM-Newton Science Operations Center
ESA: XMM-Newton SOC Overview
ESA: XMM-Newton A Technical Description
ESA: XMM-Newton Hardware Schematics
MPE: XMM-Newton Homepage
Poster: Beteiligung an Experimenten zur Weltraumastronomie (Arbeitsgruppe Röntgenastronomie; Institut für Astronomie und Astrophysik Tübingen)
Horizon 2000 Science Programme
http://www.astronews.com
http://www.x-ray-optics.de