Japans XRISM-Observatorium (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission, ausgesprochen „crism“), das voraussichtlich am 25. August (26. August japanischer Ortszeit) in Betrieb genommen wird, wird einen beispiellosen Blick in einige der heißesten Orte im Universum bieten. Und dazu wird ein Instrument verwendet, das tatsächlich kälter ist als der frostigste kosmische Ort, den wir derzeit kennen.
„Das Resolve-Instrument von XRISM wird es uns ermöglichen, in einem Maße in die Zusammensetzung kosmischer Röntgenquellen zu blicken, wie es bisher nicht möglich war“, sagte Richard Kelley, XRISM-Hauptforscher der NASA am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. „Wir erwarten viele neue Erkenntnisse über die heißesten Objekte im Universum, darunter explodierende Sterne, Schwarze Löcher und von ihnen angetriebene Galaxien sowie Galaxienhaufen.“
Eine neue Infografik der NASA veranschaulicht die enorme Bandbreite kosmischer Temperaturen. Am unteren Ende der Skala liegt der absolute Null-Kelvin-Wert oder 459,67 Grad unter Null Fahrenheit (minus 273,15 Grad Celsius).
Der Detektor für das Resolve-Instrument von XRISM ist nur ein paar Hundertstel Grad wärmer. Es ist 20-mal kälter als der Bumerangnebel – die kälteste bekannte natürliche Umgebung – und etwa 50-mal kälter als die Temperatur im Weltraum, der nur durch das älteste Licht im Universum, den kosmischen Mikrowellenhintergrund, erwärmt wird.
Das Instrument, eine Zusammenarbeit zwischen NASA und JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency), muss so kalt gehalten werden, weil es den winzigen Temperaturanstieg misst, der entsteht, wenn Röntgenstrahlen auf seinen Detektor treffen. Diese Informationen ergeben ein Bild davon, wie hell die Quelle in verschiedenen Röntgenenergien ist – den Farben des sichtbaren Lichts – und ermöglichen es Astronomen, chemische Elemente anhand ihrer einzigartigen Röntgenfingerabdrücke, sogenannte Spektren, zu identifizieren.
„Mit aktuellen Instrumenten können wir diese Fingerabdrücke nur vergleichsweise verschwommen erkennen“, sagte Brian Williams, Wissenschaftler des XRISM-Projekts der NASA in Goddard. „Resolve wird der Röntgenastrophysik quasi ein Spektrometer mit Lupe geben.“
Das andere Instrument von XRISM namens Xtend, das von JAXA und japanischen Universitäten entwickelt wurde, ist ein Röntgenbildgeber, der gleichzeitige Beobachtungen mit Resolve durchführt und ergänzende Informationen liefert. Beide Instrumente basieren auf zwei identischen Röntgenspiegelbaugruppen, die bei Goddard entwickelt wurden.