Kleines Lehrbuch der Astronomie und Astrophysik - Astronomie.de

1999 XMM-NEWTON (X-ray Multi-Mirror Mission)
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Teleskope, Detektoren, Meßgeräte
ROSAT-Nachfolger der ESA mit 3 abbildenden Wolter-Teleskopen (+Gitterspektrograph) und einem
parallel dazu im UV- und optischen Spektralbereich arbeitenden Teleskop.
Die ESA plant auf der Internationalen Raumstation ISS ein dort permanent arbeitendes
Röntgenteleskop zum Einsatz zu bringen (XEUS).
Gamma-Astronomie
Die Gammastrahlen-Astronomie ist der beobachtende Teil der Hochenergie-Astrophysik, die
energetische Prozesse im Kosmos bei Photonenenergien > 100 keV untersucht. Die dabei gewonnenen
Erkenntnisse sind auch für andere Zweige der Physik interessant, da Materie, die z.B. thermische
Gammastrahlung emittiert (was eher ungewöhnlich ist), meist in einem Zustand vorliegt, der so
exotisch ist, das er auf der Erde kaum experimentell erzeugt werden kann. Genauso wie bei der
Röntgenstrahlung gibt es auch nichtthermische Gammastrahlungsquellen, die nach dem
Synchrotronprinzip funktionieren und an starke Magnetfelder gekoppelt sind, wie man es z.B. bei
Pulsaren (d.h. rotierenden Neutronensternen) beobachtet. Die wichtigsten Strahlungsmechanismen
sind jedoch:
Bremsstrahlung
Darunter versteht man die elektromagnetische Strahlung, die ein geladenes Teilchen emittiert, wenn es
in ein Coulombfeld einer anderen Ladung eindringt und dabei beschleunigt wird. Der Name
„Bremsstrahlung“ (der auch im Englischen verwendet wird) weist auf die negative Beschleunigung
z.B. eines Elektrons (negative Ladung) hin, das in unmittelbarer Nähe eines Atomkerns (positive
Ladung) abgebremst wird und dabei fast seine gesamte kinetische Energie in Form von
„Bremsstrahlung“ - die auch im Gammabereich liegen kann - emittiert. Neben dieser Elektronen-
Protonen-Bremsstrahlung beobachtet man noch Elektronen-Elektronen und Elektronen-Positronen-
Bremsstrahlung. Natürlich können auch andere geladene Teilchen – z.B. Myonen – Bremsstrahlung
emittieren. Eine klassische Röntgenröhre arbeitet übrigens auch nach diesem Prinzip (Abbremsung
schneller, in einem elektrischen Feld beschleunigter Elektronen an der Antikathode). Bremsstrahlung
besitzt ein kontinuierliches Spektrum, das sich über einen weiten Wellenlängenbereich erstreckt. Eine
detaillierte Theorie der Strahlungsmechanismen liefert die Quantenelektrodynamik. .
Inverser Compton-Effekt
Wie der Name schon sagt, handelt es sich hier um eine Umkehrung des klassischen Comptoneffektes.
Elektronen mit relativistischen Geschwindigkeiten treffen auf Photonen (meist der kosmischen
Hintergrundstrahlung) und übertragen dabei einen Teil ihrer kinetischen Energie. Als Ergebnis werden
die davon betroffenen Photonen „blauverschoben“ (da sie Energie gewinnen), wobei die
Frequenzverschiebung bis in den Gammastrahlungsbereich reichen kann.