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Gammaastronomie oder Gammastrahlen Astronomie ist die Erforschung des Weltraums mittels Gammateleskopen Aufgrund des vie

Gammaastronomie

Gammaastronomie oder Gammastrahlen-Astronomie ist die Erforschung des Weltraums mittels Gammateleskopen. Aufgrund des viel höheren Energiebereichs der Gammaquanten (> 500 keV) im Vergleich zu sichtbarem Licht (~ 1 eV) und damit einhergehend auch der z. T. völlig unterschiedlichen Ursachen, erlaubt die Gammaastronomie Einblicke in neue Phänomene im Universum, insbesondere gewaltige Explosionen und Kollisionen von Sternen und anderen Himmelskörpern. Die Gammaastronomie öffnete somit ein Fenster in ganz andere Bereiche der Astronomie.

Grundlagen Bearbeiten

Weltraumgestützte Gammaastronomie Bearbeiten

Dieser Zweig der Astronomie ist noch relativ jung, da es auf der Erde nicht möglich ist, Gammastrahlen aus dem Weltraum aufzufangen, da diese von der Erdatmosphäre absorbiert werden. Wissenschaftler, die Gammastrahlenquellen im Weltraum untersuchen wollen, müssen sich deshalb auf entsprechende Observatorien verlassen, die auf Satelliten die Erde umkreisen. Es ist jedoch auch außerhalb der Erdatmosphäre nicht möglich, Gammastrahlenquellen wie im sichtbaren Licht mittels eines Linsen- oder Spiegelteleskops zu beobachten, da diese hochenergetischen Strahlen nicht von Linsen gebrochen und nicht von Spiegeln reflektiert werden. Man verwendet daher sandwichartig übereinander gelagerte Szintillationszähler bei denen beim Durchgang eines Gammaphotons durch ein bestimmtes Material Lichtblitze erzeugt werden: Die Lichtblitze werden durch Halbleiter-Photomultiplier gemessen, wobei ihre Spur durch den Detektorstapel eine grobe Richtungsabschätzung des einfallenden Gammaphotons auf ein paar Grad genau ermöglicht.

Gammaastronomie am Erdboden Bearbeiten

MAGIC, Tscherenkow-Teleskop auf La Palma; Bild: MAGIC-Kollaboration

Mit bildgebenden Tscherenkow-Teleskopen ist es seit Anfang der 2000er Jahre möglich, Gammastrahlen indirekt vom Erdboden aus zu beobachten, indem man die Wechselwirkung der kosmischen Gammastrahlung mit der Erdatmosphäre beobachtet. Hierbei entstehen beim Zusammenprall der Gammaphotonen mit den Molekülen der Hochatmosphäre Sekundärteilchenschauer, welche wiederum beim Flug durch die Atmosphäre Tscherenkow-Licht aussenden. Der dadurch in Flugrichtung der Teilchen entstehende (d. h. auf den Erdboden) gerichtete kegelförmige Lichtblitz kann mit Tscherenkow-Teleskopen gemessen werden.

Geschichte Bearbeiten

Anfänge Bearbeiten

Auch wenn schon in den 1940er und 1950er Jahren vermutet wurde, dass es Gammastrahlen im Weltraum geben könnte, so konnte doch erst der Satellit Explorer 11 (gestartet am 27. April 1961), der nur für diesen Zweck gebaut wurde, Gammastrahlen entdecken. Während seiner 4 Monate langen Mission entdeckte er 22 Gammastrahlenereignisse.

Gammasatelliten Bearbeiten

Explorer 11 war der erste einer Reihe von Satelliten, die von nun an regelmäßig im Orbit Gammastrahlen beobachten:

  • OSO-3 entdeckte 1967 Gammastrahlen-Quellen entlang unserer Galaxie, der Milchstraße, die sich um den Halo konzentrierten.
  • Die Vela-Satelliten, eigentlich amerikanische Spionagesatelliten, die Atomwaffentests aufspüren sollten, entdeckten zwischen Juli 1969 bis April 1979 zum ersten Mal die sogenannten Gammablitze.
  • SAS-2 (NASA) und COS-B (ESA) konnten in den 1970er Jahren erstmals detaillierte Karten über das Gammaspektrum im Weltraum liefern.
  • CGRO, ein 17-Tonnen-Satellit der Superlative, lieferte in den 1990er Jahren enorme Datenmengen über Gammastrahlenquellen und erweiterte unser Wissen in diesem Bereich enorm. Er musste jedoch 2000 zum Absturz gebracht werden.
  • INTEGRAL, ein Satellit mit noch genauerer Auflösung, den die ESA am 17. Oktober 2002 in den Orbit gebracht hat.
  • Fermi Gamma-ray Space Telescope, ein Weitwinkel-Gammastrahlen-Weltraum-Teleskop (vormaliger Name Gamma-ray Large Area Space Telescope, GLAST) wurde am 11. Juni 2008 in den Orbit gebracht.

Gammateleskope am Erdboden Bearbeiten

Zwei Teleskope des HESS-Teleskop-Arrays

Bei der erdgebundenen Beobachtung von Gammastrahlen sind, nach einer Reihe von kleineren Versuchsprojekten, zwei wegweisende Projekte zu nennen, die sich im Betrieb befinden:

  • H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System) in Namibia, welches aus 4 Einzelteleskopen mit einem Durchmesser von jeweils 13 Metern sowie einem Großteleskop mit 614 m² Spiegelfläche in der Mitte des quadratischen Arrays besteht. Die Spiegel der einzelnen Teleskope bestehen wiederum aus 400 runden (60 cm Durchmesser) bzw. 875 sechseckigen (90 cm Kante-zu Kante) Segmenten.
  • MAGIC (Major Atmospheric Gamma-Ray Imaging Cherenkov Telescope) auf La Palma, Kanarische Inseln. Das Teleskop hat einen 17 Meter großen Segmentspiegel aus 1000 einzelnen Aluminiumplatten und kann aufgrund seiner Beweglichkeit insbesondere zur Beobachtung der kurzlebigen Gammablitze benutzt werden. Es ist Nachfolger des HEGRA Atmospheric Cherenkov Telescope System an gleicher Stelle.

Forschungsobjekte der Gammaastronomie Bearbeiten

Aufgrund der bereits erwähnten hohen Energie der Gammastrahlung (über 105 eV im Vergleich zu Licht mit ~1,5…3 eV) müssen auch die Entstehungsmechanismen dieser Strahlung ganz andere als die des Lichts sein. In der Mehrzahl sind dies dramatische Explosionen und Kollisionen im Weltall:

Die höchste bisher beobachte Photonenenergie von 16 TeV, beobachtet mit dem HEGRA-Teleskop, hatte ihre Quelle im Blazar Markarjan 501.

Durch H.E.S.S. gefundene Gammastrahlungsquellen (Montage)

Siehe auch Bearbeiten

Astronomie, Satellit, Teleskop, Gammastrahlung, Tscherenkow-Strahlung, Röntgenastronomie

Literatur Bearbeiten

  • Felix A. Aharonian: High energy gamma-ray astronomy. American Inst. of Physics, Melville 2009, ISBN 978-0-7354-0616-2
  • Poolla V. Ramana Murthy, A. W. Wolfendale: Gamma-ray astronomy. Cambridge Univ. Press, Cambridge 1993, ISBN 0-521-42081-4
  • Johannes A. Bleeker, W. Hermsen: X-ray and gamma-ray astronomy. Pergamon Pr. Oxford 1989, ISBN 0-08-040158-9

Weblinks Bearbeiten

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Veröffentlichungsdatum:
Gammaastronomie oder Gammastrahlen Astronomie ist die Erforschung des Weltraums mittels Gammateleskopen Aufgrund des viel hoheren Energiebereichs der Gammaquanten gt 500 keV im Vergleich zu sichtbarem Licht 1 eV und damit einhergehend auch der z T vollig unterschiedlichen Ursachen erlaubt die Gammaastronomie Einblicke in neue Phanomene im Universum insbesondere gewaltige Explosionen und Kollisionen von Sternen und anderen Himmelskorpern Die Gammaastronomie offnete somit ein Fenster in ganz andere Bereiche der Astronomie Inhaltsverzeichnis 1 Grundlagen 1 1 Weltraumgestutzte Gammaastronomie 1 2 Gammaastronomie am Erdboden 2 Geschichte 2 1 Anfange 2 2 Gammasatelliten 2 3 Gammateleskope am Erdboden 3 Forschungsobjekte der Gammaastronomie 4 Siehe auch 5 Literatur 6 WeblinksGrundlagen BearbeitenWeltraumgestutzte Gammaastronomie Bearbeiten Dieser Zweig der Astronomie ist noch relativ jung da es auf der Erde nicht moglich ist Gammastrahlen aus dem Weltraum aufzufangen da diese von der Erdatmosphare absorbiert werden Wissenschaftler die Gammastrahlenquellen im Weltraum untersuchen wollen mussen sich deshalb auf entsprechende Observatorien verlassen die auf Satelliten die Erde umkreisen Es ist jedoch auch ausserhalb der Erdatmosphare nicht moglich Gammastrahlenquellen wie im sichtbaren Licht mittels eines Linsen oder Spiegelteleskops zu beobachten da diese hochenergetischen Strahlen nicht von Linsen gebrochen und nicht von Spiegeln reflektiert werden Man verwendet daher sandwichartig ubereinander gelagerte Szintillationszahler bei denen beim Durchgang eines Gammaphotons durch ein bestimmtes Material Lichtblitze erzeugt werden Die Lichtblitze werden durch Halbleiter Photomultiplier gemessen wobei ihre Spur durch den Detektorstapel eine grobe Richtungsabschatzung des einfallenden Gammaphotons auf ein paar Grad genau ermoglicht Gammaastronomie am Erdboden Bearbeiten nbsp MAGIC Tscherenkow Teleskop auf La Palma Bild MAGIC KollaborationMit bildgebenden Tscherenkow Teleskopen ist es seit Anfang der 2000er Jahre moglich Gammastrahlen indirekt vom Erdboden aus zu beobachten indem man die Wechselwirkung der kosmischen Gammastrahlung mit der Erdatmosphare beobachtet Hierbei entstehen beim Zusammenprall der Gammaphotonen mit den Molekulen der Hochatmosphare Sekundarteilchenschauer welche wiederum beim Flug durch die Atmosphare Tscherenkow Licht aussenden Der dadurch in Flugrichtung der Teilchen entstehende d h auf den Erdboden gerichtete kegelformige Lichtblitz kann mit Tscherenkow Teleskopen gemessen werden Geschichte BearbeitenAnfange Bearbeiten Auch wenn schon in den 1940er und 1950er Jahren vermutet wurde dass es Gammastrahlen im Weltraum geben konnte so konnte doch erst der Satellit Explorer 11 gestartet am 27 April 1961 der nur fur diesen Zweck gebaut wurde Gammastrahlen entdecken Wahrend seiner 4 Monate langen Mission entdeckte er 22 Gammastrahlenereignisse Gammasatelliten Bearbeiten Explorer 11 war der erste einer Reihe von Satelliten die von nun an regelmassig im Orbit Gammastrahlen beobachten OSO 3 entdeckte 1967 Gammastrahlen Quellen entlang unserer Galaxie der Milchstrasse die sich um den Halo konzentrierten Die Vela Satelliten eigentlich amerikanische Spionagesatelliten die Atomwaffentests aufspuren sollten entdeckten zwischen Juli 1969 bis April 1979 zum ersten Mal die sogenannten Gammablitze SAS 2 NASA und COS B ESA konnten in den 1970er Jahren erstmals detaillierte Karten uber das Gammaspektrum im Weltraum liefern CGRO ein 17 Tonnen Satellit der Superlative lieferte in den 1990er Jahren enorme Datenmengen uber Gammastrahlenquellen und erweiterte unser Wissen in diesem Bereich enorm Er musste jedoch 2000 zum Absturz gebracht werden INTEGRAL ein Satellit mit noch genauerer Auflosung den die ESA am 17 Oktober 2002 in den Orbit gebracht hat Fermi Gamma ray Space Telescope ein Weitwinkel Gammastrahlen Weltraum Teleskop vormaliger Name Gamma ray Large Area Space Telescope GLAST wurde am 11 Juni 2008 in den Orbit gebracht Gammateleskope am Erdboden Bearbeiten nbsp Zwei Teleskope des HESS Teleskop ArraysBei der erdgebundenen Beobachtung von Gammastrahlen sind nach einer Reihe von kleineren Versuchsprojekten zwei wegweisende Projekte zu nennen die sich im Betrieb befinden H E S S High Energy Stereoscopic System in Namibia welches aus 4 Einzelteleskopen mit einem Durchmesser von jeweils 13 Metern sowie einem Grossteleskop mit 614 m Spiegelflache in der Mitte des quadratischen Arrays besteht Die Spiegel der einzelnen Teleskope bestehen wiederum aus 400 runden 60 cm Durchmesser bzw 875 sechseckigen 90 cm Kante zu Kante Segmenten MAGIC Major Atmospheric Gamma Ray Imaging Cherenkov Telescope auf La Palma Kanarische Inseln Das Teleskop hat einen 17 Meter grossen Segmentspiegel aus 1000 einzelnen Aluminiumplatten und kann aufgrund seiner Beweglichkeit insbesondere zur Beobachtung der kurzlebigen Gammablitze benutzt werden Es ist Nachfolger des HEGRA Atmospheric Cherenkov Telescope System an gleicher Stelle Forschungsobjekte der Gammaastronomie BearbeitenAufgrund der bereits erwahnten hohen Energie der Gammastrahlung uber 105 eV im Vergleich zu Licht mit 1 5 3 eV mussen auch die Entstehungsmechanismen dieser Strahlung ganz andere als die des Lichts sein In der Mehrzahl sind dies dramatische Explosionen und Kollisionen im Weltall Gammablitze welche wenige Sekunden lang andauern und fur diese Zeit alle anderen Gammaquellen im Universum uberstrahlen Sie sind nach neuesten Theorien in den meisten Fallen eine besondere Form der Supernovaexplosion eines massereichen Sterns am Ende seines Lebens Uberreste von Supernovaexplosionen wie Neutronensterne und Schwarze Locher senden beim Einfang von Materie ebenfalls Gammastrahlung aus bei Schwarzen Lochern wird diese Strahlung auch der Todesschrei der Materie genannt da es das letzte ist was man von ihr sieht Stosswellen in den abgestossenen Gashullen von Sternexplosionen die auftreten wenn das mit nahezu Lichtgeschwindigkeit expandierende Gas auf langsameres Gas prallt Heisse Gaswolken die durch verschiedene Prozesse bestandig angeregt werden Bspw intergalaktisches Gas in Galaxienhaufen Aktive Galaxien also Galaxien in denen viel Energie umgesetzt wird Darunter fallen Starburstgalaxien extrem hohe Sternentstehungsrate vor allem durch Galaxienkollisionen hervorgerufen Aktive galaktische Kerne der Zentralbereich und insbesondere das zentrale Schwarze Loch sind extrem aktiv also ein Quasar Schliesslich sucht man nach Spuren der Annihilation paarweise Vernichtung Dunkler Materie um diese geheimnisvolle Materie deren Wirken man uber ihre Gravitationswirkung im Universum indirekt sehen kann direkt nachweisen zu konnen und herauszufinden aus welchen Teilchen sie besteht Die hochste bisher beobachte Photonenenergie von 16 TeV beobachtet mit dem HEGRA Teleskop hatte ihre Quelle im Blazar Markarjan 501 nbsp Durch H E S S gefundene Gammastrahlungsquellen Montage Siehe auch BearbeitenAstronomie Satellit Teleskop Gammastrahlung Tscherenkow Strahlung RontgenastronomieLiteratur BearbeitenFelix A Aharonian High energy gamma ray astronomy American Inst of Physics Melville 2009 ISBN 978 0 7354 0616 2 Poolla V Ramana Murthy A W Wolfendale Gamma ray astronomy Cambridge Univ Press Cambridge 1993 ISBN 0 521 42081 4 Johannes A Bleeker W Hermsen X ray and gamma ray astronomy Pergamon Pr Oxford 1989 ISBN 0 08 040158 9Weblinks BearbeitenWeitere Informationen zur Gammaastronomie Memento vom 4 Marz 2012 im Internet Archive Max Planck Institut fur Kernphysik The HEGRA Atmospheric Cherenkov Telescope System The MAGIC Telescope Project Max Planck Institut fur Kernphysik The H E S S Project Gammaastronomie am Max Planck Institut fur extraterrestrische Physik Garching The History of Gamma ray Astronomy NASA Goddard Space Flight Center englisch abgerufen am 18 Juni 2011 Beobachtende Astronomie bei verschiedenen Wellenlangen Radioastronomie Radarastronomie Infrarotastronomie Visuelle Astronomie Ultraviolettastronomie Rontgenastronomie Gammaastronomie Normdaten Sachbegriff GND 4019200 3 lobid OGND AKS Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Gammaastronomie amp oldid 234494349