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XMM-Newton Carina Fian

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Präsentation zum Thema: "XMM-Newton Carina Fian"—  Präsentation transkript:

1 XMM-Newton Carina Fian

2 Übersicht Einführung Mission und Umlaufbahn Aufbau und Funktionsweise
Instrumente und Herstellung Ergebnisse der Mission

3 Einführung Allgemeines: Weltraumobservatorium der ESA
x-ray multi-mirror → Beobachtungen im Röntgenbereich Hauptaufgaben: Erforschung energiereicher Prozesse (z.B. Materieeinfall in Schwarze Löcher, Entstehung von Sternen)

4 Mission und Umlaufbahn
Missionsstart: 10.Dezember 1999 mit der Rakete Ariane 5 Start: Raumfahrtzentrum Guayana in Frankreich stark exzentrischer Erdorbit 48h Umlaufzeit Bahn größtenteils außerhalb Strahlengürtel der Erde

5 Mission und Umlaufbahn
Perigäum: 7000 km Geschwindigkeit: km/h Apogäum: km Äquatorneigung gegen die Bahnebene: 40° Bahnneigung gegen die Ekliptik: 63°

6 Start der Mission Start des XMM-Newton mit der Rakete Ariane 5:

7 Umlaufbahn XMM-Orbit:

8 Umlaufbahn XMM-Orbit:

9 Aufbau war damals Europa's massereichster Satellit 3.8 Tonnen schwer
Tubuslänge: 6.8 Meter Satellit 10 Meter lang Durchmesser der größten Spiegelschale: 70cm

10 Aufbau und Funktionsweise

11 Beobachtung im Röntgenbereich
Wellenlängenbereich: 1 Pikometer – 10 Nanometer entspricht Energiebereich: 100eV - einigen MeV Nachteile bei Röntgenbeobachtungen: - Erdatmosphäre im Röntgenbereich undurchlässig - wird stark absorbiert - wird so gut wie nicht gebrochen

12 Beobachtung im Röntgenbereich
man kann daher keine Linsensysteme verwenden Reflexionswinkel nahe 90° zum Lot auf die Oberfläche → deshalb nur bei streifendem Einfall Ablenkung man verwendet Teleskope spezielle Bauform: Wolter-Teleskope 3 verschiedene Typen → für astronomische Röntgenoptiken verwendet man Typ I

13 Beobachtung im Röntgenbereich
nur im Grenzfall der Totalreflexion gelingt Reflexion der Strahlen:

14 Wolter-Teleskop Typ I Tubuslänge besteht aus 2 Spiegeln:
- Parabolspiegel - Hyperbolspiegel Röntgenphotonen treffen zuerst auf das Rotationsparaboloid, dann auf das Rotationshyperboloid Reflexion an den Innenseiten der Spiegelsysteme (bei Typ 1) Hyperboloid führt Strahlung im Fokus zusammen

15 Strahlengang Strahlengang eines Wolter-Teleskops Typ I:

16 Aufbau des Wolter-Teleskops
in einem Teleskop mehrere dieser Spiegelsysteme ineinander geschachtelt dadurch Vergrößerung der Lichtsammelfläche Die geschachtelten Spiegeloberflächen bestehen aus dünnen beschichteten Folien.

17 Aufbau des Wolter-Teleskops
Vierfach verschachteltes Wolter-Teleskop:

18 Wolter-Teleskop Typ I Wolter-Teleskop Typ 1:

19 Aufbau XMM-Newton 3 parallel ausgerichtete Röntgenteleskope
58 dünne Spiegelschalen größere Intensitäten durch verschachtelte Spiegelsysteme durch hyperbolisches Spiegelsegment Vergrößerung des Blickfelds (da auch nicht genau achsenparallele Strahlen aberrationsfrei in der Brennebene abgebildet werden)

20 Aufbau XMM-Newton Brennweite: 7.5m gekrümmte Fokalebene
im Fokus Detektor effektive Öffnung hängt von Größe und Anzahl der Spiegelschalen sowie vom Wellenlängenbereich der Röntgenstrahlung effektive Fläche variiert zwischen 0.6m² und 0.1m²

21 Instrumente 3 EPIC-Kameras (European Photon Imaging Camera) → CCD-Kameras, die extrem schwache Röntgenstrahlung registrieren können befinden sich im Fokus hinter einem Filterrad Aufnahmen im Energiebereich von keV Registrierung der Ankunftszeit für Variabilitätsstudien mit hoher Zeitauflösung (z.B. variable Röntgenhelligkeit von Galaxien, Pulsare)

22 Instrumente parallel zu Röntgenteleskopen optisches Teleskop moniert
30cm Spiegeldurchmesser Beobachtung im sichtbaren und ultravioletten Bereich möglich

23 Instrumente 2 Spektrometer 1 zusätzliches Gitterspektrometer
wesentlich bessere Energieauflösung im Bereich von keV bei der Untersuchung heller Röntgenquellen

24 Herstellung Herstellung der Spiegelschalen äußerst kompliziert
Formgenauigkeit < 1 Mikrometer Spiegelschalen bestehen aus Glaskeramik Bedampfung mit dünner Gold- oder Iridiumschicht insgesamt 200 m² hochfein poliertes Gold

25 Ergebnisse Aufgabenbereiche:
detaillierte Röntgenspektroskopie der Korona anderer Sterne Untersuchungen von heißen Gasen in Galaxienhaufen Untersuchung der Entwicklung aktiver galaktischer Kerne

26 Ergebnisse 1.Beobachtung: am 19.Januar 2000 Ausschnitt aus großer
Magellanscher Wolke:

27 Ergebnisse Neueste Entdeckungen: Bericht vom 25.März 2013:
(www.astronews.com) Roter Zwergstern bewegt sich mit sehr hoher um das Massenzentrum des Doppelsystems.

28 Ergebnisse Bericht vom 28.Februar 2013:
(www.astronews.com) Es ist erstmals gelungen, sichere Informationen über das Rotationsverhalten eines supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum einer Galaxie zu gewinnen.

29 Ergebnisse Bericht vom 25.Januar 2013:
(www.astronews.com) Beobachtung eines schnell rotierenden Neutronensterns im Radio- und Röntgenbereich → Änderungen im Abstrahlverhalten im Radiobereich zeigten sich auch in den Röntgendaten.

30 Mission Mission sehr erfolgreich
schon 3 Mal verlängert (2005, 2007, 2009) laut Entscheidung im November 2010: voraussichtliches Missionsende: 31.Dezember 2014

31 Quellen Beobachtende Astronomie II: Astronomie und Astrophysik IV (Mathias Scholz) ESA: XMM-Newton Science Operations Center ESA: XMM-Newton SOC Overview ESA: XMM-Newton A Technical Description ESA: XMM-Newton Hardware Schematics MPE: XMM-Newton Homepage Poster: Beteiligung an Experimenten zur Weltraumastronomie (Arbeitsgruppe Röntgenastronomie; Institut für Astronomie und Astrophysik Tübingen) Horizon 2000 Science Programme


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