Teleskop "Nustar": Mit Röntgenblick nach schwarzen Löchern jagen

Das Teleskop "Nustar" soll die energiereichsten Objekte im All untersuchen. Die Nasa schießt es in den Orbit, um in Schwarze Löcher und explodierende Sterne zu blicken.

© NASA/JPL-Caltech/Handout/Reuters

Eine Abbildung des neuen Nasa-Weltraumteleskops

Viele der gewaltigsten Objekte im Universum sind für das menschliche Auge unscheinbar, wenn nicht ganz unsichtbar: Schwarze Löcher, aktive Galaxienkerne und Reste explodierter Sonnen machen sich vor allem im Röntgenlicht bemerkbar. Deswegen schickt die US-Raumfahrtbehörde Nasa ihr neues Weltraumteleskop "Nustar" (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) ins All. Das Röntgenobservatorium soll am Mittwoch mitsamt einer Pegasus-Rakete vom Bauch eines Großraumflugzeugs ins All starten.

"Wir werden die heißesten, kompaktesten und energiereichsten Objekte sehen, mit einem grundlegend neuartigen Röntgenteleskop, das viel tiefere und schärfere Bilder liefert als je zuvor", sagt Nustar-Chefwissenschaftlerin Fiona Harrison vom California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena. Sie hat die Mission schon vor 20 Jahren mitkonzipiert.

Nustar öffnet den Blick der Astronomen für sogenannte harte, das heißt besonders energiereiche Röntgenstrahlung. Sie gleicht der Strahlung, mit der Ärzte Knochen oder Zähne durchleuchten. Damit schließt das Teleskop eine Beobachtungslücke zwischen den existierenden Röntgenobservatorien Chandra der Nasa und XMM-Newton der europäischen Raumfahrtagentur Esa sowie dem Gammastrahlenteleskop Fermi der Nasa. Weil die energiereiche Strahlung von der Erdatmosphäre geschluckt wird, kreisen solche Observatorien oberhalb der Atmosphäre im Erdorbit.

Erstmals scharfe Bilder von Röntgenstrahlung möglich

Harte Röntgenstrahlung entsteht im Kosmos etwa, wenn Gas und Staub in den unentrinnbaren Schlund eines Schwarzen Lochs stürzen und sich dabei auf Millionen Grad Celsius aufheizen. Oder, wenn aktive Galaxienkerne Materie fast mit Lichtgeschwindigkeit Tausende von Lichtjahren weit ins All schleudern. Wie die hohen Energien erzeugt werden, ist nicht immer im Detail geklärt. Der Lösung dieser Rätsel soll das 350 Kilogramm schwere Nustar in den kommenden zwei bis fünf Jahren näherkommen.

Mit 165 Millionen US-Dollar (131 Millionen Euro) ist das Observatorium im Vergleich ein eher günstiges Weltraumteleskop. Dank einer ausgeklügelten Technik ist es als erstes Observatorium in der Lage, harte Röntgenstrahlung zu fokussieren, also scharfe Bilder zu gewinnen. Dazu ist eine besondere Optik nötig, denn die energiereichen Strahlen können nicht einfach durch Linsen hindurchwandern wie sichtbares Licht. Stattdessen wird das Röntgenlicht von schalenförmigen Spezialspiegeln abgelenkt.

Auf diese Weise arbeiten zwar auch andere Röntgenteleskope. Aber Nustar ist das erste, dem dies für hochenergetische Röntgenstrahlung gelingt. Die beiden optischen Einheiten des Teleskops bestehen aus je 133 dünnen Glaszylindern, die zwiebelschalenartig verschachtelt und mit einer besonderen Metalllegierung bedampft sind. Um den richtigen Abstand zum Detektor zu bekommen, muss der beim Start nur etwa kühlschrankgroße Satellit im Erdorbit einen fast zehn Meter langen Turm entfalten. Dies werden 26 kritische Minuten für die gesamte Mission, prophezeien die Leiter des Projekts.

Geht alles gut, erwarten die Forscher ganz neue Einblicke. "Es ist ähnlich wie mit Galileo, der vor 400 Jahren als erster sichtbares Licht mit seinem neuen Fernrohr fokussiert hat", sagt Projektwissenschaftler Daniel Stern. "Nustar bringt uns mehr als zehnmal schärfere und über hundertmal empfindlichere Bilder."

Das Observatorium soll etwa die erste systematische Bestandsaufnahme Schwarzer Löcher im All liefern. "Wir glauben, dass zwei von drei Schwarzen Löchern im All verborgen sind", sagt Stern. Gas und Staub verdecken sie und lassen nur das energiereichste Röntgenlicht passieren. Nustar soll Astronomen auch Einblicke in die Entstehung und die Physik dieser bizarren Phänomene liefern.

Nicht zuletzt wird Nustar untersuchen, wie explodierende Sonnen die chemischen Elemente schmieden, aus denen letztlich nicht nur Planeten, sondern jegliches Leben im Kosmos entstehen kann. Die Astronomen werden das Observatorium nicht nur ins All richten. Das Röntgenteleskop soll zudem in die bislang unerklärlich heiße Außenschicht unserer Sonne blicken

Was Nustar letztlich erblicken wird, könnte die Wissenschaftler überraschen: "Wir haben einen Satz geplanter Beobachtungen, bei denen wir sicher sind, dass wir sie sehen werden", sagt Stern. "Aber am aufregendsten ist, dass wir vielleicht Dinge sehen, die unerwartet sind."