Das Universium in UV

Die amerikanische Raumsonde GALEX soll das Universum nach UV-Strahlungsquellen durchsuchen, um Hinweise über die Sternenentstehungsprozesse in der Frühzeit des Kosmos zu liefern.

Autor: Michael Stein.

Einleitung
Am 28. April wird der Galaxy Evolution Explorer (GALEX) mit Hilfe einer dreistufigen Pegasus XL-Rakete in eine 690 Kilometer hohe Erdumlaufbahn transportiert, von wo aus das Weltraumteleskop rund zweieinhalb Jahre lang das Weltall im ultravioletten Spektralbereich durchmustern wird. Da die Erdatmosphäre den Großteil der auf unseren Planeten niedergehenden ultravioletten Strahlung (UV-Strahlung) absorbiert müssen Astronomen, die kosmische Objekte in diesem Spektralbereich beobachten wollen, Beobachtungspositionen jenseits unserer irdischen Atmosphäre beziehen. GALEX ist mit einem 50 cm durchmessenden Teleskopspiegel ausgestattet, der die UV-Strahlung zu zwei Detektoren an Bord des Satelliten weiterleitet.
 
Der Satellit
GALEX ist ein vergleichsweise kleiner und leichter Forschungssatellit. Der nur 280 Kilogramm schwere zylinderförmige Flugkörper verfügt über kein eigenes Antriebssystem, statt dessen reguliert er seine Lage über ein System von Reaktionsrädern, die je nach Bedarf rotieren und dadurch entgegengesetzt wirkende Kräfte erzeugen, durch die der Satellit in die gewünschte Richtung gedreht werden kann. Sämtliche Systeme an Bord werden von zwei Solarpaneelen mit einer Fläche von rund drei Quadratmetern mit Energie versorgt.
 
Der wichtigste Bestandteil von GALEX ist natürlich das eigentliche UV-Teleskop. Der Hauptspiegel des Teleskops mit einem Durchmesser von 50 cm reflektiert die einfallende UV-Strahlung auf einen 70 cm entfernt angebrachten und 22 cm durchmessenden Sekundärspiegel, von dem aus die Strahlung durch ein Loch in der Mitte des Hauptspiegels zu den beiden UV-Detektoren geleitet wird.

Die beiden Detektoren sind die empfindlichsten UV-Empfänger, die bisher eingesetzt worden sind. Ein Detektor ist für die Registrierung der so genannten „Nahen UV-Strahlung“ verantwortlich, während der andere Detektor auf die „Ferne UV-Strahlung“ anspricht. Die Bezeichnungen „Nah“ und „Fern“ beziehen sich übrigens auf die Nähe zum Spektralbereich des sichtbaren Lichts, d.h. die „Nahe UV-Strahlung“ schließt sich im elektromagnetischen Spektrum unmittelbar an das durch die Farbe Violett markierte Ende des sichtbaren Lichts an, gefolgt von der „Fernen UV-Strahlung“, die energiereicher ist und sich durch eine höhere Frequenz und niedrigere Wellenlänge auszeichnet. Die beiden Detektoren sind extrem empfindlich, weshalb die Beobachtungen nur dann durchgeführt werden, wenn sich GALEX auf seiner Umlaufbahn im Erdschatten befindet. Aus dem gleichen Grund werden die Detektoren abgeschaltet, sobald sich ein Planet in das Sichtfeld des Teleskops schiebt.
 
Wissenschaftliche Ziele der Mission
Durch die Beobachtung der UV-Emissionen anderer Galaxien sollen diejenigen herausgefiltert werden, die vorwiegend junge, heiße und vergleichsweise kurzlebige Sterne enthalten. Solche Sterne strahlen anders als unsere Sonne einen großen Anteil ihrer Energie in Form von UV-Strahlung ab. In den durch dieses Merkmal gekennzeichneten Galaxien werden aktiv neue Sterne „geboren“, so dass sie einen Blick in die Geschichte und auf die Ursachen galaktischer Sternenentstehungen geben.
 

GALEX wird durch seine Beobachtungen die Ergebnisse anderer Teleskope ergänzen, die das Weltall in anderen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums (wie z.B. im sichtbaren Licht oder im Bereich der Gammastrahlung) observiert haben. Unter anderem soll durch diese Mission herausgefunden werden, ob die Sternenentstehung in unserem Universum tatsächlich vor acht bis zehn Milliarden Jahren einen Höhepunkt erreichte, und was die Ursachen dafür waren. Die Auswertung der UV-Strahlung wird den Astronomen erlauben, die Sternenentstehungsrate in den untersuchten Galaxien zu bestimmen. So hoffen die Astronomen durch den Vergleich einer Vielzahl von Galaxien Merkmale herauszufinden, durch die sich Galaxien mit einer hohen „Geburtenrate“ neuer Sterne auszeichnen. Aus den Daten, die durch GALEX gewonnen werden, können darüber hinaus auch Rückschlüsse auf den Entstehungszeitraum so genannter „schwerer Elemente“ (also aller Elemente, die im Periodensystem auf Helium folgen) gezogen werden.
 
Indem uns nahe gelegene Galaxien mit ungefähr dem gleichen Alter wie unsere Milchstraße wie auch bis zu acht Milliarden Lichtjahre entfernte Galaxien beobachtet werden können verschiedene Stadien der Galaxien- und Sternenentstehung miteinander verglichen werden, so dass sich letztendlich auch typische Entwicklungspfade herauskristallisieren lassen.
 
Eine andere wichtige Aufgabe dieser Mission ist die Kartierung kosmischer Himmelskörper, die UV-Strahlung aussenden. GALEX soll mehrer als 100.000 Galaxien kartieren, was durch ein vergleichsweise großes Sichtfeld erreicht wird. Das Sichtfeld dieses Teleskops ist im Vergleich zum Hubble Space Telescope 500-mal größer, so dass mit jeder Aufnahme ein vergleichsweise großer Himmelsausschnitt erfasst wird. Der dadurch entstehende Katalog von UV-Strahlungsquellen wird eine wichtige Basis für zukünftige wissenschaftliche Auswertungen und Arbeiten bilden.
 
Wenn diese Mission erfolgreich verlaufen sollte, dann werden wir sicher noch weit nach dem Ende der eigentlichen Forschungsmission von wissenschaftlichen Resultaten lesen können, die sich auf die durch GALEX gewonnenen Daten beziehen.