Kosmischer Katastrophenjäger

17. Oktober 2002, 11:11
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ESA-Satellit "Integral" gestartet, um Gamma-Strahler zu erkunden

Darmstadt - Kollisionen von massiven Neutronensternen, schwarze Löcher, die sich gegenseitig verschlingen, massenreiche Sterne, die am Ende ihrer Lebenszeit als Hypernova explodieren - der neue Satellit "Integral" der Europäischen Weltraumorganisation ESA ist auf der Jagd nach den gewaltigsten Katastrophen des Universums. Integral (International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory) beobachtet Gamma-Strahlen - die Boten von unvorstellbar großen kosmischen Explosionen.

Donnerstag früh brachte eine russische Proton-Rakete den Satelliten in eine elliptische Umlaufbahn um die Erde. "Integral" wurde etwa eineinhalb Stunden nach dem Start vom Weltraumbahnhof Baikonur in Kasachstan im Weltraum ausgesetzt. Das Forschungsprojekt der Europäischen Weltraumagentur (ESA) kostet rund 330 Millionen Euro.

Gammastrahlung

Gamma-Strahlen besitzen die kürzesten Wellenlängen im elektromagnetischen Spektrum (das von Radiowellen über sichtbares Licht bis zu Röntgen- und Gammastrahlen reicht). Sie sind damit die energiereichsten elektromagnetischen Wellen - mit mehr als 10.000 Mal so viel Energie wie das sichtbare Licht.

Auf der Erde kennt man Gamma-Strahlen schon seit mehr als 100 Jahren als dritte Komponenten der radioaktiven Strahlung (neben Alpha- und Betastrahlung). Die kosmischen Gamma-Strahlen hat man erst in den sechziger Jahren des vorigen Jahrhunderts mit Hilfe von Satellitenbeobachtungen entdeckt. Denn zum größten Teil wird die Strahlung von der Erdatmosphäre verschluckt.

Untersuchungsergebnisse

Mittlerweile haben mehrere Satelliten-Projekte die rätselhaften Gamma-Strahlen untersucht und erste Hinweise auf die Quellen entdeckt. "Im Gegensatz zum sichtbaren Sternenhimmel, der nahezu unverändert bleibt, ist der Gamma-Himmel täglich anders", erklärte der an dem Projekt beteiligte ESA-Wissenschafter Thierry Courvoisier bei der Präsentation von Integral im ESA-Satelliten-Kontrollzentrum ESOC in Darmstadt (Deutschland).

Denn Gamma-Strahlen sind die Boten weit entfernter kosmischer Katastrophen, bei denen gewaltige Mengen an Energie freigesetzt werden. Das sind zum Beispiel Supernovae, also das explosive Sterben eines massereichen Sterns am Ende seiner Lebenszeit. Oder Neutronen-Sterne mit ein paar Sonnenmassen, die allerdings auf einen Durchmesser von nur 20 Kilometer zusammengedrückt sind. Auch rund um schwarze Löcher werden Gamma-Strahlen produziert oder in Doppelsternsystemen, wo sich ein normaler Stern und ein Neutronen-Stern bzw. ein schwarzes Loch umkreisen.

Erwartungen

All das sind Quellen mit extremen physikalischen Bedingungen wie unvorstellbar hohe Temperatur, Druck, Gravitation, elektrische und magnetische Felder - "und damit eignen sie sich besonders, die Gesetze der Physik zu studieren. Es gibt kein besseres Labor als diese extremen Quellen", sagte der "Integral"-Projekt-Wissenschafter Jacques Paul.

Volker Schönfelder vom Max Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching bei München erwartet sich von "Integral" vor allem zwei Dinge: "Es könnte sein, dass wir völlig neue Himmelsobjekte entdecken, denn es gibt, soweit wir wissen, manche Phänomene, die nur im Gamma-Bereich strahlen und mit anderen Instrumenten nicht zu entdecken sind." Andererseits bestünden große Hoffnungen, ein besseres Verständnis über die Entstehung der Elemente zu erlangen.

Elemente

Leichte Elemente wie Wasserstoff und Helium entstanden bereits beim Urknall. Alle schwereren bis zum Eisen wurden dann durch Kernreaktionen in Sternen gebildet.

Doch wo und wie die noch schwereren Elemente nach der Eisengruppe hinauf bis zum Uran gebildet wurden, ist noch nicht vollständig klar. Vermutet wird, dass Supernovae dabei eine Rolle spielen, denn nur dort könnten die entsprechenden Kräfte frei werden, die zur Bildung dieser schwersten Elemente notwendig sind. "Wir wollen deshalb mit 'Integral' direkt neugeformte Elemente in Supernovae beobachten, um mehr über die physikalischen Bedingungen in diesen Element-Fabriken zu erfahren", erklärte Jacques Paul.

Die Instrumente

Für die Untersuchungen sind auf dem fünf Meter hohen und über vier Tonnen schweren Satelliten vier wissenschaftliche Instrumente angebracht: eine Lochkamera für Gamma-Strahlen-Bilder mit extrem hoher Schärfe, ein Spektrometer für die Messung der Energie der Strahlen sowie für Vergleichsmessungen eine Röntgenkamera und ein optisches Teleskop.

Um möglichst ungestört vom Strahlungsgürtel der Erde beobachten zu können, wird "Integral" auf eine stark elliptische Umlaufbahn geschickt. Der Satellit wird dabei in seinem 72-stündigen Umlauf in minimal 10.000 und maximal 153.000 Kilometern Entfernung die Erde umkreisen. Damit bleibt "Integral" 90 Prozent seiner Umlaufzeit außerhalb des Strahlungsgürtels der Erde.

Kleiner heimischer Beitrag

Österreichs Beitrag zu der ESA-Mission ist bescheiden und beschränkt sich auf die thermische Spezial-Isolation für den Satelliten. Entwickelt und gefertigt wurde sie von der Austrian Aerospace GmbH, Österreichs größtem Unternehmen in der Weltraumtechnik. Die Isolation aus bis zu 30 Einzellagen metallisierter Kunststofffolien soll die empfindlichen Instrumente gegen die im Weltraum herrschenden extremen Temperaturschwankungen von bis zu 400 Grad Celsius schützen. Das Auftragsvolumen für Austrian Aerospace beträgt 1,7 Millionen Euro. (APA)

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