Kleines Lehrbuch der Astronomie und Astrophysik - Astronomie.de

Astronomie im kurzwelligen Spektralbereich
λ = 10 nm und λ = 0.
01 nm bezeichnet. Er schließt sich nahtlos an das EUV an und geht nahtlos in
die noch energiereichere Gammastrahlung über. Sie wurde von dem ersten Nobelpreisträger der
Wissenschaftsgeschichte, WILHELM CONRAD RÖNTGEN (1845-1923) 1895 in Würzburg entdeckt. Weil
er seine neuen „Strahlen“ X-Strahlen nannte, spricht man noch heute im angelsächsischen Raum bzw.
in der gesamten astronomischen Community von „x-rays“ , von „x-ray observatories“ und von „x-ray
astronomy“ wenn man schlicht und einfach Röntgenstrahlung, Röntgensatelliten oder die
Röntgenastronomie als Teilgebiet der Astronomie meint.
Bei Röntgen- und Gammastrahlung macht sich der korpuskulare Aspekt der elektro-magnetischen
Strahlung sehr stark bemerkbar. In der Astrophysik verwendet man deshalb zur Charakterisierung von
Röntgen- und Gammastrahlung häufig die Energie, die ein Röntgen- oder Gammaquant trägt.
Entsprechend der Planckschen Beziehung gilt
hc 1.24 ⎡keV ⎤
E = hν = =
λ λ ⎢ nm ⎥
⎣ ⎦ [1.44]
Der Röntgenbereich reicht also auf der Energieskala von 0.1 keV bis 1 MeV. Annihilationsprozesse,
wo Teilchen und Antiteilchen zerstrahlen, führen dagegen zu Quantenenergien, die im Gamma-Bereich
liegen. Astronomisch bedeutsam ist z.B. die Zerstrahlung eines Elektron-Positron-Paares, wobei - wie
man leicht nachrechnet- eine Energie von 1.022 MeV freigesetzt wird.
Die hohen Energien der Röntgen- und γ - Quanten führen, wenn sie auf die Atome der Erdatmosphäre
treffen, zu deren Ionisation. Deshalb ist die Erdatmosphäre ein sehr guter Schutz vor dieser
lebensfeindlichen Strahlung. Der Astronom dagegen muß sein Equipment außerhalb der
Erdatmosphäre plazieren, wenn er Röntgen- oder Gammaastronomie betreiben möchte
Für die Entstehung kosmischer Röntgenstrahlung gibt es neben der Synchrotronstrahlung im
Wesentlichen noch zwei weitere Mechanismen:
Wird aus einem Atom das innerste Elektron (1s-Niveau) entfernt, dann können Elektronen aus
kernfernen Energieniveaus auf dessen Platz zurückfallen wobei die Energiedifferenz zur Emission
eines diskreten Röntgenquants ausreichen kann. Das Röntgenspektrum, was dabei entsteht, besteht aus
scharfen diskreten Emissionslinien, deren Wellenlänge (oder Energie) für jedes Element
charakteristisch ist. Mit steigender Ordnungszahl der beteiligten Atome verschieben sich die
Spektrallinien in den Bereich höherer Energie.
Relativistische Elektronen, die mit normalen Materieteilchen kollidieren, werden dabei abgebremst
(negative Beschleunigung). Dabei entsteht nach den Gesetzen der Elektrodynamik elektromagnetische
Strahlung, die man als Bremsstrahlung bezeichnet. Im Gegensatz zur Eigenstrahlung der Atome
handelt es sich hierbei um kontinuierliche Spektren, die im Bereich der kinetischen Ausgangsenergien
der Elektronen relativ scharf beginnen und sich dann über den UV-Bereich bis hin zum sichtbaren
Licht fortsetzen.
Die Röntgen- und Gammaastronomie gehören z.Z. mit zu den Zweigen der Astronomie, wo immer
wieder überraschende und faszinierende Entdeckungen gelingen. Innovative und leistungsfähige
Röntgen-Satelliten mit abbildenden Optiken wie ROSAT, XMM-Newton oder CHANDRA erlauben
oder erlaubten (ROSAT) Beobachtungen von Materiezuständen unter extremen Bedingungen.
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