Unser tiefster Blick in den Röntgenhimmel

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Nach 182 Tagen beendete das Röntgenteleskop eROSITA an Bord der SRG-Raumfähre seine erste vollständige Durchmusterung des Himmels. Die Auswertungen lieferten eine neue Karte des heißen, energiereichen Universums. Diese enthält mehr als eine Million Objekte – damit verdoppelt sich in etwa die Zahl der bekannten Röntgenquellen, die zuvor in der 60-jährigen Geschichte der Röntgenastronomie entdeckt wurden. „Dieses Bild des gesamten Himmels verändert völlig die Art und Weise, wie wir das energiereiche Universum betrachten“, sagt Peter Predehl, der leitende Wissenschaftler von eROSITA am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE). „Wir sehen einen unglaublichen Reichtum an Details – die Schönheit der Bilder ist wirklich überwältigend.“

Das Zusammensetzen des neuen Himmelsbilds war eine Mammutaufgabe. Das eROSITA-Team verarbeitete dafür Daten von insgesamt sieben Kameras des Röntgenteleskops. Die erste vollständige Himmelsdurchmusterung von eROSITA ist etwa viermal genauer als die vorherige Karte des gesamten Röntgenhimmels durch das ROSAT-Teleskop vor 30 Jahren. Bei den meisten der neuen Quellen handelt es sich um aktive galaktische Kerne auf kosmologischen Entfernungen, sie markieren das Wachstum gigantischer Schwarzer Löcher in kosmischen Zeiträumen. Galaxienhaufen in der neuen Karte werden künftig von Forschern genutzt, das Wachstum kosmischer Strukturen nachzuverfolgen und kosmologische Parameter besser zu bestimmen. Näher an unserer kosmischen Heimat, der Milchstraße, befinden sich Sterne mit einer magnetisch aktiven heißen Corona, Röntgendoppelsterne, die Neutronensterne, Schwarze Löcher oder Weiße Zwerge enthalten, und spektakuläre Supernova-Überreste. Zudem steht Astronomen nun eine vollständige Karte der heißen Baryonen in der Milchstraße zur Verfügung. Dies ist nur mit der 360-Grad-Ansicht der eROSITA-Himmelskarte möglich.

Seit 2009 waren Forschungsgruppen der Fakultät für Physik der LMU an der Vorbereitung von eROSITA beteiligt. Die Forschungsgruppe Kosmologie und Strukturbildung um Joseph Mohr ist verantwortlich für die wechselseitige Zuordnung der durch Röntgenstrahlen identifizierten Galaxienhaufen aus der eROSITA-Himmelsdurchmusterung zu ihren optischen Galaxien-Pendants, die Rotverschiebungen oder Entfernungen zu jedem der tausenden neu entdeckten Systeme liefern. Die Vorbereitungsarbeiten ermöglichten die Erstellung der neuen Galaxienhaufenkataloge einschließlich der Rotverschiebungen in Rekordzeit, wobei Matthias Klein innerhalb einer Woche nach Abschluss der Durchmusterung die erste Version des Haufenkatalogs der eROSITA-Kollaboration zur Verfügung stellte. Andere Mitglieder der Gruppe Kosmologie und Strukturbildung konzentrieren sich darauf, die Haufenmassen mit Hilfe von Gravitationslinsen zu messen und ihre Expertise in die kosmologische und astrophysikalische Untersuchung dieser Systeme einzubringen.

Die Forschungsgruppe Physikalische Kosmologie um Jochen Weller plant, mit Hilfe des neuen Haufenkatalogs einen neuen Katalog von sogenannten Voids zu erstellen – großen leere Regionen mit geringer Dichte, die die großräumige Struktur unseres Universums kennzeichnen. Klaus Dolag und weitere Mitglieder der Gruppe „Computational Astrophysics“ um Andreas Burkert konzentrieren sich darauf, ihre hydrodyanischen Simulationen der Strukturbildung zu nutzen, um präzise Studien der physikalischen Prozesse zu ermöglichen, die für die Entstehung und Entwicklung sowohl der aktiven Galaxienkerne als auch der Galaxienhaufen verantwortlich sind. Alle LMU-Forschungsgruppen arbeiten alle in enger Zusammenarbeit mit dem übrigen eROSITA-Wissenschaftsteam, das am MPE und den anderen eROSITA-Institutionen in Deutschland angesiedelt ist.