Ein leistungsstarker Satellit namens XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission) soll Astronomen einen revolutionären Blick auf den Röntgenhimmel ermöglichen.
XRISM, geleitet von JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) in Zusammenarbeit mit der NASA und mit Beiträgen der ESA (Europäische Weltraumorganisation), soll am Sonntag um 20:26 Uhr EDT mit einer H-IIA-Rakete vom japanischen Tanegashima Space Center starten. 27. August (9:26 Uhr am Montag, 28. August, in Japan). JAXA wird den Start live auf YouTube streamen, mit einer Übertragung auf Englisch und Japanisch ab 19:55 Uhr EDT.
„Zu den Dingen, die wir mit XRISM untersuchen wollen, gehören die Nachwirkungen von Sternexplosionen und Partikeljets mit nahezu Lichtgeschwindigkeit, die von supermassereichen Schwarzen Löchern in den Zentren von Galaxien abgefeuert werden“, sagte Richard Kelley, XRISM-Hauptforscher der NASA beim Goddard Space Flight der NASA Zentrum in Greenbelt, Maryland. „Aber natürlich sind wir am meisten gespannt auf all die unerwarteten Phänomene, die XRISM bei der Beobachtung unseres Kosmos entdecken wird.“
Bei diesem Start ist auch JAXAs SLIM (Smart Lander for Investigating Moon) dabei, der entwickelt wurde, um einem kleinen Entdecker genaue, „punktgenaue“ Mondlandetechniken zu demonstrieren. Die NASA stellte SLIM ein Laser-Retroreflektor-Array zur Verfügung, da beide Agenturen bei den internationalen Bemühungen zur weiteren Erforschung des Mondes und letztendlich der menschlichen Erforschung des Mars zusammenarbeiten.
XRISM erkennt Röntgenstrahlen mit Energien im Bereich von 400 bis 12.000 Elektronenvolt. (Zum Vergleich: Die Energie des sichtbaren Lichts beträgt 2 bis 3 Elektronenvolt.)
Dieser Bereich wird Astrophysikern neue Informationen über einige der heißesten Regionen des Universums, die größten Strukturen und Objekte mit der stärksten Schwerkraft liefern.
Die Mission verfügt über zwei Instrumente: Resolve und Xtend.
Resolve ist ein Mikrokalorimeter-Spektrometer, das in Zusammenarbeit zwischen JAXA und der NASA entwickelt wurde. Wenn ein Röntgenstrahl auf den 6 x 6 Pixel großen Detektor von Resolve trifft, verursacht seine Energie einen geringfügigen Temperaturanstieg. Durch die Messung der Energie jedes einzelnen Röntgenstrahls liefert das Instrument Informationen über die Quelle, wie etwa deren Zusammensetzung, Bewegung und physikalischen Zustand.
Um diese winzigen Temperaturänderungen zu erkennen, muss Resolve bei nur einem Bruchteil eines Grads über dem absoluten Nullpunkt arbeiten. Diesen Zustand erreicht es im Orbit nach einem mehrstufigen mechanischen Abkühlungsprozess in einem kühlschrankgroßen Behälter mit flüssigem Helium.
„Resolve nutzt Technologien, die für frühere Röntgenmissionen wie Suzaku und Hitomi entwickelt wurden“, sagte Lillian Reichenthal, XRISM-Projektmanagerin der NASA bei Goddard. „Es stellt den Höhepunkt jahrelanger Zusammenarbeit zwischen JAXA, NASA und anderen Partnern aus der ganzen Welt dar.“
Das zweite Instrument von XRISM, Xtend, wurde von JAXA entwickelt. Damit verfügt XRISM über eines der größten Sichtfelder aller bisher geflogenen Röntgenbildsatelliten und kann einen Bereich beobachten, der etwa 60 % größer ist als die durchschnittliche scheinbare Größe des Vollmonds. Die gesammelten Bilder ergänzen die von Resolve gesammelten Daten.
Jedes Instrument steht im Mittelpunkt einer XMA (Röntgenspiegelbaugruppe), die bei Goddard entworfen und entwickelt wurde.
Die Wellenlängen der Röntgenstrahlen sind so kurz, dass sie direkt zwischen den Atomen der schalenförmigen Spiegel hindurchgehen können, mit denen sichtbares, infrarotes und ultraviolettes Licht eingefangen wird.
Stattdessen verwenden Röntgenastronomen verschachtelte, auf die Seite gedrehte, gekrümmte Spiegel. Die Röntgenstrahlen springen von den Oberflächen wie Steine über einen Teich und gelangen in die Detektoren.
Jeder der XMAs von XRISM beherbergt Hunderte konzentrischer, präzise geformter Aluminiumschalen, die in Quadranten gebaut und zu einem Kreis zusammengesetzt sind. Insgesamt gibt es in den beiden Spiegelbaugruppen über 3.200 einzelne Spiegelsegmente.
Nach dem Start beginnt für XRISM eine monatelange Kalibrierungsphase, in der Resolve seine Betriebstemperatur erreicht.
„Sobald XRISM mit der Datenerfassung beginnt, haben Wissenschaftler die Möglichkeit, Quellen für die Untersuchung der Mission vorzuschlagen“, sagte Mihoko Yukita, Astrophysikerin an der Goddard and Johns Hopkins University in Baltimore, die für die Guest Observer Facility der NASA für XRISM arbeitet. „Forscher aus der ganzen Welt werden Zugang zu der hochmodernen Arbeit von XRISM haben.“
XRISM ist eine Gemeinschaftsmission zwischen JAXA und NASA unter Beteiligung der ESA. Der Beitrag der NASA umfasst die wissenschaftliche Beteiligung der Canadian Space Agency.