EP-WXT Pathfinder, die experimentelle Version eines Moduls, das schließlich Teil des Weitfeld-Röntgenteleskops (WXT) an Bord des astronomischen Satelliten Einstein Probe (EP) sein wird, veröffentlichte am 27. August seine ersten Ergebnisse eines früheren Testflugs . Dazu gehört eine 800-Sekunden-Röntgenzeitrafferaufnahme einer Region des galaktischen Zentrums, einem dichten Gebiet im Kern unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße.
Dies sind die ersten bisher der Öffentlichkeit zugänglichen Weitfeld-Röntgen-Schnappschüsse unseres Universums, aufgenommen mit dem ersten wirklich im Weltraum geflogenen Weitfeld-Röntgenfokussierteleskop.
Die Ergebnisse wurden von Wissenschaftlern der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) auf der zweiten China Space Science Assembly in Taiyuan, China, vorgestellt.
Seit der ersten Detektion von Röntgensignalen aus den Tiefen des Universums vor 60 Jahren stand bis Pathfinder kein Weitfeld-Röntgenfokussierteleskop für Röntgendurchmusterungen und -überwachung zur Verfügung.
Der Pathfinder wurde in den Orbit geschickt, um die Leistung des Moduls im Orbit zu überprüfen. Die experimentelle Reise soll den Weg für den zukünftigen wissenschaftlichen Betrieb von EP im Orbit ebnen, da es Beobachtungen im weichen Röntgenwellenband macht.
EP wird offene Fragen in der Zeitbereichs-Astrophysik durch die Beobachtung von Transienten untersuchen. Die Mission wird von CAS in Zusammenarbeit mit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und dem Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik gefördert und soll bis Ende 2023 fliegen.
Das WXT-Testmodul deckt ein Sichtfeld von bis zu 340 Quadratgrad (18,6°×18,6°) Breite ab, was es zum ersten wirklich breitfeldigen Röntgenfokussierungs-Bildteleskop macht. Die Röntgenbildgebung durch Biegen von Lichtstrahlen (Fokussieren) ist aufgrund der hohen Energie von Röntgenphotonen notorisch schwierig; und es ist sogar noch schwieriger, klare Bilder aus einem breiten Gesichtsfeld zu erhalten. Dank einer hochmodernen Technologie namens Hummeraugen-Mikroporenoptik verfügt das Testmodul über ein Sichtfeld, das mindestens 100-mal so groß ist wie das anderer fokussierender Röntgenbildgeräte. Das komplette WXT to fly an Bord EP wird aus 12 solcher identischen Module bestehen, die ein Sichtfeld von bis zu 3.600 Quadratgrad abdecken.
Während des Testflugs führte Pathfinder insgesamt vier Tage lang experimentelle Beobachtungen im Orbit durch und erhielt authentische Röntgenspektren und Bilder, die auf realen Messungen basieren.
Zu den Schlüsselkomponenten von Pathfinder gehört die Röntgenbildspiegelbaugruppe, die über eine Anordnung von 36 Mikroporen-Hummeraugenplatten und einen Brennebenendetektor verfügt, der aus vier Sätzen großformatiger Bildsensoren besteht.
Obwohl diese Ergebnisse noch vorläufig sind und eine umfangreiche Datenverarbeitung durchgeführt werden muss, zeigt der Testflug, dass selbst eine One-Shot-Beobachtung Röntgenquellen aus allen Richtungen innerhalb des beobachteten Himmelsbereichs abdecken kann, einschließlich Schwarzer Löcher und Neutronen mit stellarer Masse Sterne. Die Beobachtung erfasste auch die Aufhellung von Röntgenstrahlen eines Doppelsternsystems, das einen Neutronenstern enthält. Die Daten aus diesen Beobachtungen geben Aufschluss darüber, wie sich die Röntgenstrahlung solcher Himmelskörper im Laufe der Zeit verändert, sowie die Röntgenspektren dieser Himmelskörper. Die aus den Testbeobachtungen resultierenden Bilder und Spektren stimmen in hohem Maße mit Simulationen überein.
Das Instrument zielte auch auf eine Reihe anderer Röntgenquellen ab, darunter die Große Magellansche Wolke (LMC), eine unserer Nachbargalaxien. Die Ergebnisse zeigen, dass selbst eine One-Shot-Beobachtung die gesamte Galaxie abdecken und mehrere Röntgenquellen entdecken kann, darunter Schwarze Löcher, Neutronensterne und Supernova-Überreste. Die klare Abbildung des fernen Quasars 3C 382 in einer Entfernung von 810 Millionen Lichtjahren durch das Instrument zeigt seine Fähigkeit, relativ schwache Röntgenquellen zu erkennen. Bei seinen zukünftigen Beobachtungen soll der Imager die Röntgenvariabilität von Himmelskörpern effektiv überwachen und neue transiente Quellen entdecken.
Laut Dr. Yuan Weimin, Hauptforscher (PI) der EP-Mission und Forscher an den Nationalen Astronomischen Observatorien der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (NAOC), zeigen erste Ergebnisse, dass „das Instrument reibungslos funktioniert“ und die Anforderungen des EP-WXT-Moduls erfüllt. „Es ist aufregend zu sehen, wie die jahrzehntelange Anstrengung erste Früchte trägt“, sagte er.
Auch andere an der EP-Mission beteiligte Forscher waren zufrieden.
Dr. Zhang Chen, PI der WXT-Spiegelbaugruppe, sagte, die Ergebnisse versprechen „reiche, qualitativ hochwertige Daten“ nach dem Start der Sonde.
Prof. Paul O’Brien, von der ESA ernannter Wissenschaftler für die EP-Mission und Forscher an der Universität Leicester, sagte, die Ergebnisse seien „wirklich beeindruckend“.
„Wir haben viele Jahrzehnte auf einen echten Weitfeld-Röntgen-Imager mit weicher Strahlung gewartet, daher ist es wunderbar, das WXT-Testmodul auf dem EP-WXT Pathfinder im Flug zu sehen“, sagte Prof. Richard Willingale, Prof. O‘ Briens Kollege an der University of Leicester.