Erste Datenveröffentlichung der eROSITA-Himmelsdurchmusterung präsentiert den bisher größten Katalog kosmischer Röntgenquellen

Zenit Equal Area Projektion

Der Röntgenhimmel, projiziert auf einen Kreis (sogenannte Zenit Equal Area Projektion) mit dem Zentrum der Milchstraße auf der linken Seite und der galaktischen Ebene in der Horizontalen. Die Photonen sind entsprechend ihrer Energie farbkodiert (rot für Energien von 0,3-0,6 keV, grün für 0,6-1 keV, blau für 1-2,3 keV).

Bild: © MPE, J. Sanders für das eROSITA-Konsortium
31. Januar 2024 //

Das deutsche eROSITA-Konsortium hat heute die Daten seines Anteils an der ersten Himmelsdurchmusterung durch das abbildende Röntgenteleskop eROSITA an Bord des Spektrum-RG (SRG) Satelliten veröffentlicht. Der erste eROSITA-All-Sky-Survey-Katalog (eRASS1) ist mit rund 900 000 einzelnen Quellen die größte jemals veröffentlichte Sammlung an Röntgenquellen. Zusammen mit den Daten veröffentlichte das Konsortium eine Reihe wissenschaftlicher Publikationen zu neuen Ergebnissen, die von Studien zur Bewohnbarkeit von Planeten bis zur Entdeckung der größten kosmischen Strukturen reichen.

In den ersten sechs Monaten Beobachtung hat eROSITA bereits mehr Quellen entdeckt, als in der 60-jährigen Geschichte der Röntgenastronomie bisher bekannt waren. Die Daten, die nun der weltweiten Wissenschaftsgemeinschaft zur Verfügung stehen, werden unser Wissen über das Universum bei hohen Energien revolutionieren.

Nur etwa 20 Millionen der entdeckten Röntgenphotonen stammen von einzeln aufgelösten Quellen. Der Großteil der nachgewiesenen Photonen (ca. 32 %) stammt aus dem so genannten „Kosmischen Röntgenhintergrund“, einem gleichmäßigen, diffusen Leuchten im Röntgenbereich, das aus allen Richtungen kommt und größtenteils durch die Kombination von Licht aus weit entfernten, nicht aufgelösten Schwarzen Löchern entsteht. Die zweitgrößte Komponente (etwa 29 %) ist diffuse Emission des heißen Gases in der Milchstraße, einschließlich der berühmten „eROSITA-Blasen“. Die restlichen Photonen werden durch Wechselwirkung mit Sonnenwind und durch die Wechselwirkung der kosmischen Strahlung mit dem Instrument erzeugt.

Der eRASS1-Katalog deckt die Hälfte des Röntgenhimmels ab und ist der Datenanteil des deutschen eROSITA-Konsortiums. Er umfasst mehr als 900.000 Quellen, von etwa 710.000 supermassereichen Schwarzen Löchern in fernen Galaxien (aktive galaktische Kerne) über 180.000 Röntgensterne in unserer eigenen Milchstraße bis hin zu 12.000 Galaxienhaufen und einer kleinen Anzahl anderer exotischer Quellen wie röntgenstrahlende Doppelsterne, Supernovaüberreste, Pulsare und andere Objekte.

„Das sind überwältigende Zahlen für die Röntgenastronomie“, sagt Andrea Merloni, der leitende Wissenschaftler von eROSITA und Erstautor des eROSITA-Katalogs. „Wir haben in sechs Monaten mehr Quellen entdeckt als die großen Flaggschiff-Missionen XMM-Newton und Chandra in fast 25 Jahren.“

Das AIP als eines der Kernmitglieder des deutschen eROSITA-Konsortiums hat die Software zur Verfügung gestellt, die alle neuen Quellen im gerade veröffentlichten Röntgenkatalog aufspürt. Softwarespezialist Georg Lamer sagt: „Ich bin sehr erfreut, dass der eRASS1-Katalog bereits zu 250 Veröffentlichungen innerhalb des eROSITA-Konsortiums geführt hat, und ich freue mich darauf, dass ab heute auch die weltweite wissenschaftliche Gemeinschaft mit diesem umfangreichen Datensatz arbeiten kann“.

Zusammen mit dem Katalog und der Software zum Auffinden neuer Quellen hat das AIP eine riesige Datenbank zur Verfügung gestellt, mit der die maximale Helligkeit eines nicht detektierten Objektes bestimmt werden kann. Die Datenbank und das Werkzeug namens Upper Limit Server werden für jede Wissenschaftlerin und jeden Wissenschaftler in der weltweiten astronomischen Gemeinschaft von unmittelbarem Nutzen sein, um die Röntgenemission eines Objektes von Interesse zu ermitteln.

Zeitgleich mit der Datenfreigabe reichte das deutsche eROSITA-Konsortium fast 50 neue wissenschaftliche Publikationen bei referierten Fachzeitschriften ein, zusätzlich zu den mehr als 200, die das Team bereits vor der Veröffentlichung des Katalogs veröffentlichte. Die neuen wissenschaftlichen Publikationen unter der Leitung des AIP berichten über die Entdeckung eines isolierten Neutronensterns, über seltene ultrakompakte Doppelsterne und über die vollständige Verdampfung einer potenziellen Atmosphäre auf einem erdähnlichen extrasolaren Planeten durch die Röntgenbestrahlung des Wirtssterns.

„Die Qualität und Menge der neuen Daten und die Breite der wissenschaftlichen Themen, die vom eROSITA-Konsortium schon bearbeitet und in Zukunft von unseren Kollegen weltweit adressiert werden können, ist einfach überwältigend“, sagt AIP-Teamleiter Axel Schwope. Er ist als stellvertretender Sprecher an dem von der DFG-geförderten nationalen Forschungsnetzwerk eRO-STEP beteiligt, das sich mit der Erforschung der Endprodukte der Sternentwicklung beschäftigt.

Die erste eRASS-Datenveröffentlichung (DR1) macht nicht nur den Katalog der Quellen öffentlich, sondern auch Bilder des Röntgenhimmels bei verschiedenen Energien und sogar Listen der einzelnen Photonen mit ihren Himmelspositionen, Energien und genauen Ankunftszeiten. Die für die Analyse der eROSITA-Daten nötige Software ist ebenfalls in der Veröffentlichung enthalten. Für viele Arten von Quellen wurden auch zusätzliche Daten aus anderen Wellenbereichen in so genannte „Mehrwert“-Kataloge aufgenommen, die über die reine Röntgeninformation hinausgehen.

Weitere Informationen

eROSITA ist das Instrument für die weiche Röntgenstrahlung an Bord von Spektrum-RG (SRG), einer gemeinsamen russisch-deutschen Wissenschaftsmission, die von der Russischen Raumfahrtagentur Roskosmos im Interesse der Russischen Akademie der Wissenschaften, vertreten durch ihr Institut für Weltraumforschung (IKI), und der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) unterstützt wird. Die SRG-Raumsonde wurde von der Lavochkin Association (NPOL) und ihren Auftragnehmern gebaut und wird von NPOL mit Unterstützung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik (MPE) betrieben.

Das Teleskop wurde am 13. Juli 2019 an Bord der SRG-Mission ins All gebracht. Seine große Sammelfläche und sein weites Sichtfeld sind für eine tiefe Durchmusterung des gesamten Himmels im Röntgenbereich ausgelegt. Über sechs Monate hinweg (Dezember 2019 – Juni 2020) hat SRG/eROSITA die erste Durchmusterung des gesamten Himmels bei Energien von 0,2-8 keV abgeschlossen. Dies ist deutlich tiefer als die einzige bisher existierende Durchmusterung des gesamten Himmels mit einem Röntgenteleskop, die 1990 von ROSAT bei Energien von 0,1-2,4 keV durchgeführt wurde. Drei weitere vollständige Durchmusterungen des gesamten Himmels wurden zwischen Juni 2020 und Februar 2022 abgeschlossen. eROSITA wurde im Februar 2022 in den Safe Mode versetzt und hat den wissenschaftlichen Betrieb seither nicht wieder aufgenommen.

Das deutsche eROSITA-Konsortium wird vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) geleitet und umfasst die Dr. Karl Remeis-Sternwarte Bamberg, die Sternwarte der Universität Hamburg, das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) und das Institut für Astronomie und Astrophysik der Universität Tübingen, mit Unterstützung des DLR und der Max-Planck-Gesellschaft. Das Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn und die Ludwig-Maximilians-Universität München sind als assoziierte Institute ebenfalls an der wissenschaftlichen Nutzung von eROSITA beteiligt. eROSITA-Daten werden mit dem vom deutschen eROSITA-Konsortium entwickelten Softwaresystem eSASS verarbeitet.

eRASS1 Fakten und Zahlen:

  • Beobachtungszeitraum: 12. Dezember 2019 - 11. Juni 2020
  • Beobachtungstage: 184
  • Beobachtungseffizienz (durchschnittlicher Anteil der Zeit, die das Teleskop mit der Datenerfassung verbracht hat): 96.5%
  • Gesamtzahl der nachgewiesenen Einzelphotonen im Energiebereich von 0,2-2 keV: 170 Millionen [halber Himmel]
  • Gesamtzahl der entdeckten Röntgenquellen: ~900k [halber Himmel]
  • Gesamtzahl der entdeckten AGN (akkretierende supermassereiche schwarze Löcher): ~710k [halber Himmel]
  • Gesamtzahl der entdeckten Sterne in der Milchstraße: ~180k [halber Himmel]
  • Gesamtzahl der entdeckten Galaxienhaufen: ~12k [halber Himmel]
  • Gesamtvolumen der wissenschaftlichen Daten, die vom Instrument zur Erde übertragen werden: 75 GB [ganzer Himmel]
  • Deutsches eROSITA-Konsortium: ~250 Mitglieder (inkl. 80 Nachwuchsforschende)

Pressemitteilung des MPE: https://www.mpe.mpg.de/7991617/news20240131

Pressematerialien des MPE (Bilder und Videos): https://www.mpe.mpg.de/7991089/erass1-presskit

Wissenschaftlicher Artikel für den Röntgenkatalog:

Merloni et al.: The SRG/eROSITA all-sky survey, First X-ray catalogues and data release of the Western Galactic hemisphere, A&A volume 682, A34.
DOI: https://doi.org/10.1051/0004-6361/202347165, https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202347165

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) widmet sich astrophysikalischen Fragen, die von der Untersuchung unserer Sonne bis zur Entwicklung des Kosmos reichen. Forschungsschwerpunkte sind dabei kosmische Magnetfelder und extragalaktische Astrophysik sowie die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Seinen Forschungsauftrag führt das AIP im Rahmen zahlreicher nationaler, europäischer und internationaler Kooperationen aus. Das Institut ist Nachfolger der 1700 gegründeten Berliner Sternwarte und des 1874 gegründeten Astrophysikalischen Observatoriums Potsdam, das sich als erstes Institut weltweit ausdrücklich der Astrophysik widmete. Seit 1992 ist das AIP Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.
Letzte Aktualisierung: 31. Januar 2024