Mehr als der erste Blick verrät: Neuer Katalog von Röntgenquellen aus überlagerten Beobachtungen

Physik-News vom 25.07.2018


Die Arbeitsgruppe Röntgenastrophysik des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) hat zusammen mit einem internationalen Team den ersten Katalog von Röntgenquellen in mehrfach beobachteten Himmelsregionen veröffentlicht. Er enthält knapp 72.000 zum Teil exotische Objekte, die mit dem Weltraumteleskop XMM-Newton aufgenommen wurden. Das Nachschlagewerk informiert über physikalische Eigenschaften von Objekten und ermöglicht, Helligkeitsänderungen über Zeiträume von mehreren Jahren festzustellen – und enthält zudem einige tausend Neuentdeckungen.

„Je mehr Bilder man verwendet, umso deutlicher kommt das Motiv zum Vorschein“

Seit seinem Start vor über 18 Jahren hat der europäische Röntgensatellit XMM-Newton viele Himmelsbereiche wiederholt beobachtet. In der Arbeitsgruppe Röntgenastrophysik des AIP wurde nun eine neue Software entwickelt, um diese Überschneidung gezielt auszuwerten – und so der erste Katalog von Röntgenquellen in mehrfach beobachteten Himmelsregionen erstellt. Indem man alle Beobachtungen zusammenfügt und gemeinsam auswertet, erreicht man eine höhere Genauigkeit und findet leuchtschwache Objekte, die in den einzelnen Beobachtungen nicht zu identifizieren sind. "Das funktioniert nach einem ähnlichen Prinzip, wie wenn man mehrere transparente Fensterbilder mit dem gleichen Motiv übereinanderlegt: je mehr Bilder man verwendet, um so deutlicher kommt das Motiv zum Vorschein“, erläutert Projektmitarbeiterin Dr. Iris Traulsen.


Je länger belichtet, desto mehr ist zu sehen: links das Bild einer einzelnen Beobachtung, in der Mitte zehn und rechts neunzehn übereinandergelegte XMM-Newton-Beobachtungen derselben Himmelsregion.

Publikation:


I. Traulsen, A. D. Schwope, G. Lamer, J. Ballet, F. Carrera, M. Coriat, M. J. Freyberg, L. Michel, C. Motch, S. R. Rosen, N. Webb, M. T. Ceballos, F. Koliopanos, J. Kurpas, M. Page, M. G. Watson
The XMM-Newton serendipitous survey. VIII: The first XMM-Newton serendipitous source catalogue from overlapping observations
High Energy Astrophysical Phenomena (astro-ph.HE), arXiv:1807.09178 [astro-ph.HE]

Der neue Katalog, der sich aus insgesamt 1.789 Beobachtungen speist, umfasst 71.951 Röntgenquellen und beinhaltet vielfältige Informationen über deren physikalischen Eigenschaften. Mehrere Tausend davon sind neue Entdeckungen, viele so leuchtschwach, dass sie nur schwer aufzuspüren sind. Außerdem lassen sich mit den Angaben im Katalog Helligkeitsänderungen von Röntgenobjekten über Zeiträume von bis zu 14,5 Jahren verfolgen. Projektleiter Dr. Axel Schwope betont: "Veränderungen der Röntgenhelligkeit sind ein entscheidendes Merkmal zum Aufspüren besonders exotischer Objekte am Himmel. Um die Natur dieser neu entdeckten Exoten zu entschlüsseln, setzen wir unter anderem das Large Binocular Telescope (LBT) in Arizona ein." Das AIP beteiligt sich an Instrumentierung und Betrieb des LBT. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus aller Welt nutzen die XMM-Newton-Kataloge, um zusätzliche Informationen über ihre Forschungsobjekte zu gewinnen und nach bisher unbekannten und seltenen Quellen von Röntgenstrahlung zu suchen.

Röntgenteleskope: Unsichtbares sichtbar machen

Beobachtungen mit Röntgenteleskopen erschließen Teile des Universums, die dem menschlichen Auge ansonsten verborgen blieben. Die relativ junge Technologie kommt erst seit etwa 50 Jahren zum Einsatz. Röntgenlicht entsteht in besonders energiereichen Prozessen, beispielsweise bei Temperaturen von Hunderten Millionen Grad. Diese extremen Abläufe untersuchen Astronominnen und Astronomen unter anderem mithilfe des Weltraumteleskops XMM-Newton der ESA. Eine einzelne Beobachtung mit XMM-Newton deckt einen Himmelsbereich von der Fläche des Vollmonds ab. Rund fünfzig bis einhundert Objekte, die Röntgenlicht abgeben, finden sich darin: beispielsweise besonders heiße oder extrem kompakte ausgebrannte Sterne, massereiche Schwarze Löcher in entfernten Milchstraßen sowie ganze Galaxienhaufen, deren Licht Jahrmilliarden unterwegs war.

Das XMM-Newton Survey Science Centre, ein Zusammenschluss von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern unter anderem in Frankreich, Spanien, Großbritannien und Deutschland, wertet jede öffentlich verfügbare XMM-Newton-Beobachtungen aus und veröffentlicht Kataloge aller darin gefundenen Objekte. Das AIP steuert dazu seit zwei Jahrzehnten die Software bei, mittels derer die Himmelsaufnahmen automatisiert nach Röntgenquellen abgesucht werden.


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