Op 21 juni 2019 wordt het ruimtevaartuig Spektrum-Röntgen-Gamma (Spektr-RG / SRG) gelanceerd vanaf de Kazachse steppe, markeert het begin van een spannende reis. SRG zal de Duitse Extended ROentgen Survey vervoeren met een Imaging Telescope Array (eROSITA) röntgentelescoop en zijn Russische ART-XC-partnerinstrument. Een Proton-raket zal het ruimtevaartuig van de Baikonoer-kosmodrome naar zijn bestemming brengen - het tweede Lagrange-punt van het zon-aarde-systeem, L2, dat is 1,5 miljoen kilometer van de aarde.

In een baan rond dit evenwichtspunt, eROSITA zal beginnen aan het grootste onderzoek ooit in het hete universum. De ruimtetelescoop zal zijn zeven röntgendetectoren gebruiken om de hele lucht te observeren en hete bronnen te zoeken en in kaart te brengen, zoals clusters van sterrenstelsels, actieve zwarte gaten, supernovaresten, X-ray dubbelsterren en neutronensterren.

Walther Pelzer, uitvoerend bestuurslid voor de ruimtevaartadministratie van het Duitse lucht- en ruimtevaartcentrum (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR), zegt, "eROSITA's 'röntgenogen' zijn de beste die ooit zijn gelanceerd als onderdeel van een ruimtetelescoop. Hun unieke combinatie van lichtverzamelgebied, gezichtsveld en resolutie maken ze ongeveer 20 keer gevoeliger dan de ROSAT-telescoop die in de jaren negentig naar de ruimte vloog. ROSAT maakte ook gebruik van geavanceerde technologie die 'made in Germany' was. Met zijn verbeterde mogelijkheden, eROSITA zal onderzoekers helpen een beter begrip te krijgen van de structuur en ontwikkeling van het universum, en ook bijdragen aan onderzoek naar het mysterie van donkere energie."

donkere energie — de uitdijing van het heelal versnellen

Het heelal is sinds de oerknal continu aan het uitdijen. Tot de jaren negentig, men dacht dat deze kosmische expansie zou vertragen en uiteindelijk tot stilstand zou komen. Vervolgens, de astrofysici Saul Perlmutter, Adam Riess en Brian Schmidt observeerden stellaire explosies die van grote afstand zichtbaar waren en altijd dezelfde hoeveelheid licht uitstraalden. Ze maten hun afstanden en konden hun bevindingen nauwelijks geloven.

"De waargenomen Type 1a-supernova's vertoonden lagere helderheidsniveaus dan verwacht. Het was duidelijk dat het universum niet langzamer werd terwijl het uitdijde - integendeel, in feite. Het wint aan snelheid en zijn componenten worden steeds verder uit elkaar gedreven, " legt Thomas Mernik uit, eROSITA Project Manager bij de DLR Space Administration. Met deze ontdekking, de drie onderzoekers zetten de wetenschap op hun kop en kregen in 2011 de Nobelprijs voor de natuurkunde. Toch Perlmutter, Riess en Schmidt hebben ons één cruciale vraag gesteld:"Wat is de 'kosmische brandstof' die de uitdijing van het heelal aandrijft? Aangezien nog niemand deze vraag heeft kunnen beantwoorden, en de ingrediënten van deze katalysator zijn onbekend, het wordt eenvoudigweg donkere energie genoemd. eROSITA zal nu proberen de oorzaak van deze versnelling op te sporen, ’ legt Mernik uit.

Melkwegclusters - een sleutel tot donkere energie

Er is heel weinig bekend over het heelal. De ingrediënten die 4 procent van de energiedichtheid uitmaken - 'normaal' materiaal zoals protonen en neutronen - vormen slechts een heel klein deel van het 'universumrecept'. Waar de overige 96 procent uit bestaat, blijft een mysterie. Tegenwoordig wordt aangenomen dat 26 procent donkere materie is. Echter, het grootste aandeel, geschat op 70 procent, bestaat uit donkere energie.

Om dit op te sporen, wetenschappers moeten iets onvoorstelbaar groots en extreem heets waarnemen:"Clusters van sterrenstelsels zijn samengesteld uit tot enkele duizenden sterrenstelsels die met verschillende snelheden bewegen binnen een gemeenschappelijk zwaartekrachtveld. Binnenin, deze vreemde structuren zijn doordrongen van een dunne, extreem heet gas dat kan worden waargenomen door zijn röntgenstraling. Dit is waar de röntgenogen van eROSITA in het spel komen. Ze stellen ons in staat clusters van sterrenstelsels te observeren en te zien hoe ze in het universum bewegen, en bovenal, hoe snel ze reizen. We hopen dat deze beweging ons meer zal vertellen over donkere energie, " legt Thomas Mernik uit.

Kaart van het hele hete universum - de grootste kosmische catalogus

Wetenschappers zijn niet alleen geïnteresseerd in de bewegingspatronen van clusters van sterrenstelsels. Ook deze structuren willen ze tellen en in kaart brengen. Tot 10, 000 van dergelijke clusters zouden moeten worden 'gevangen' door eROSITA's röntgen-'ogen' - meer dan ooit tevoren. In aanvulling, andere hete fenomenen zoals actieve galactische kernen, supernovaresten, Röntgendubbelsterren en neutronensterren zullen worden geobserveerd en geïdentificeerd.

eROSITA scant hiervoor om de zes maanden de hele lucht, en maak een diepe en gedetailleerde röntgenkaart van het universum gedurende vier jaar. Het zal dus de grootste kosmische catalogus van hete objecten ooit produceren en zo het wetenschappelijke begrip van de structuur en ontwikkeling van het universum verbeteren.

eROSITA - zeven röntgenogen die in het universum kijken

De Duitse telescoop bestaat uit twee kerncomponenten:de optica en de bijbehorende detectoren. De eerste bestaat uit zeven parallel uitgelijnde spiegelmodules. Elke module heeft een diameter van 36 centimeter en bestaat uit 54 geneste spiegelschalen, waarvan het oppervlak is samengesteld uit een paraboloïde en een hyperboloïde (Wolter-I-optiek).

"De spiegelmodules verzamelen hoogenergetische fotonen en richten ze op de CCD-röntgencamera's, die speciaal voor eROSITA zijn ontwikkeld in ons halfgeleiderlaboratorium in Garching. Deze vormen de tweede kerncomponent van eROSITA en bevinden zich in het brandpunt van elk van de spiegelsystemen. De zeer gevoelige camera's zijn de beste in hun soort en, samen met de spiegelmodules, een röntgentelescoop vormen met een ongeëvenaarde combinatie van lichtopvanggebied en gezichtsveld, " legt Peter Predehl uit, eROSITA hoofdonderzoeker bij MPE.