SVOM: die größten Explosionen im Universum, die von diesem französisch-chinesischen Satelliten untersucht wurden

SVOM: die größten Explosionen im Universum, die von diesem französisch-chinesischen Satelliten untersucht wurden
SVOM: die größten Explosionen im Universum, die von diesem französisch-chinesischen Satelliten untersucht wurden
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In den 1960er Jahren untersuchten amerikanische Spionagesatelliten heimlich den Weltraum auf der Suche nach Gammastrahlung. Ihre Aufgabe besteht darin, zu überprüfen, ob die UdSSR einen Vertrag einhält, der ein Verbot von Atomtests auf der Erde und im Weltraum vorsieht. Im Jahr 1967 wurde ein Ausbruch von Gammastrahlung entdeckt. Nach langer Recherche haben wir keine Spur eines Atomtests gefunden …

Der Ursprung dieser Strahlung bleibt ein Rätsel, bis wir verstehen, dass sie von weit entfernten und sehr energiereichen Sternen in den Galaxien des Kosmos stammt.

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Seit Beginn des Weltraumzeitalters – sie sind nur vom Weltraum aus nachweisbar – wurden mehr als 10.000 „Gammaausbrüche“ registriert. Der chinesisch-französische Satellit SVOM (Space-based multi-band astronomical Variable Objects Monitor) soll diese Ausbrüche erkennen und analysieren – er dürfte etwa hundert pro Jahr entdecken.

Diese Zusammenarbeit zwischen der chinesischen (CNSA) und der französischen (CNES) Raumfahrtagentur bringt vier Instrumente an Bord, von denen zwei von Frankreich entwickelt wurden (ECLAIRs und MXT).

Instrumente, die miteinander kommunizieren

Die Erkennung von Gammastrahlenausbrüchen unterliegt zahlreichen Einschränkungen, angefangen bei der Position. SVOM wird somit von zwei verschiedenen Instrumenten profitieren, die die direkte Emission von Gammastrahlen erfassen: eines wird quantitative Angaben zu dieser Emission liefern; das andere, das französische Instrument ECLAIRs, wird es ermöglichen, den Ausbruch mithilfe eines sogenannten codierten Maskensystems zu lokalisieren – einer Art QR-Code, der von der Strahlung durchquert wird und es je nach Ausrichtung des erkannten Musters ermöglicht, den Ort zu finden die Sendung entsteht.

Integration der Svom MXT Teleskopkamera. © CNES/DE PRADA Thierry, 2021

Auf Gammastrahlenausbrüche folgen Emissionen bei niedrigeren Wellenlängen, die neue Informationen über das Phänomen liefern und eine weitere Verfeinerung seiner Lokalisierung ermöglichen.
Dieses Nachleuchten müssen wir aber möglichst schnell erkennen können, denn es nimmt mit der Zeit ab. Dies wird insbesondere die Rolle der beiden anderen Instrumente sein (das MXT und das chinesische VT, ein Teleskop, das auf sichtbares Licht empfindlich ist). „Eine wichtige Besonderheit der Mission ist die Verbindung zwischen den Instrumenten“, sagt François Gonzalez, SVOM-Projektmanager am CNES. Sobald die Emission erkannt wurde, übermittelt ECLAIR den Ort des Ausbruchs an MXT und VT, die nach den Restemissionen suchen und der Reihe nach die Position des Ausbruchs weiter verfeinern.

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Und die Beobachtung hört nicht bei Instrumenten im Weltraum auf. SVOM wird in einer niedrigen Umlaufbahn platziert, um Informationen so schnell wie möglich zur Erde senden zu können. Wenn ein Ausbruch entdeckt wird, werden in weniger als dreißig Minuten Bodenteleskope alarmiert, um ihre Beobachtungen auf den Ausbruch zu richten, und ein Team von Astrophysikern auf Abruf wird benachrichtigt und kann mit der Analyse des Phänomens beginnen.

„Die interessantesten Ausbrüche liegen immer an der Grenze der Erkennungsmöglichkeiten unserer Instrumente“, berichtet Clara Plasse, eine Doktorandin am CEA, die die Natur von Gammastrahlenausbrüchen untersucht menschliches Fachwissen, um die Warnung zu validieren und weiterzuleiten, um die Bodenbeobachtungen so schnell wie möglich zu verbessern.

Der Zeuge der Explosion und der Verschmelzung der Sterne

Eine der Stärken von SVOM liegt auch in seinen Rechenfähigkeiten: „Wir werden in der Lage sein, die Informationen jedes einzelnen Photons, das von den vier Instrumenten des Satelliten eingefangen wird, in unsere Labore zu übertragen.“, erklärt Cyril Lachaud, Lehrer-Forscher und wissenschaftlicher Leiter der codierten Maske.

Ein wertvoller Detaillierungsgrad, insbesondere um Gammastrahlenausbrüche besser zu kategorisieren und das Verständnis der Phänomene, die sie erzeugen, zu verbessern. Im Moment unterscheiden wir zwei Kategorien von Gammastrahlenausbrüchen: den kurzen Ausbruch, der nach dem wahrscheinlichsten Szenario für die Verschmelzung zweier sehr dichter Sterne (Neutronensterne oder Schwarze Löcher) charakteristisch ist; der lange Ausbruch, der wahrscheinlich durch die Explosion sehr massereicher Sterne (hunderte Male so massereich wie die Sonne) am Ende ihres Lebens verursacht wird.

Und wenn Gammaausbrüche das bemerkenswerteste von SVOM entdeckte Phänomen sind, weil es sich um die leuchtendsten Ereignisse handelt, die seit dem Urknall jemals im Universum beobachtet wurden, wird es auch weniger intensive Gammastrahlungsausbrüche erkennen können, die wir nicht nennen “platzen”, die aber ebenso wertvoll für ein besseres Verständnis der Sterne unseres Universums sind.

Daher sollten wir mehr über Magnetsterne erfahren, diese besonderen Neutronensterne, deren magnetische Eruptionen eine Quelle von Gammastrahlung sind, oder sogar über Blazare, diese supermassiven Schwarzen Löcher im Zentrum bestimmter Galaxien, die Gammastrahlenstrahlen aussenden können.

Bis zu den ersten Beobachtungen muss man noch etwas Geduld mitbringen. Sobald SVOM in den Himmel geschickt wird, durchläuft es eine mehrwöchige Test- und Kalibrierungsphase. Die ersten Nachweise werden im August erfolgen. Die Kosten einer solchen Mission werden auf CNES-Seite auf 60 Millionen Euro geschätzt (und auf chinesischer Seite sicherlich noch mehr, da sie für den Start verantwortlich sind und sich das Missionskontrollzentrum in Peking befindet).

Derzeit ist der Satellit in einwandfreiem Zustand“, erklärte François Gonzalez vor einigen Tagen. Die Instrumente wurden im April 2022 in Shanghai auf der Satellitenplattform montiert, die 2023 mehreren Vibrations-, Vakuum- und Hitzebeständigkeitstests unterzogen wurde. Der Satellit befindet sich jetzt auf seiner Startrampe in China. Mehr als 200 Menschen beteiligten sich an diesem 2006 initiierten Projekt in Frankreich und warten mit Ungeduld und etwas Angst darauf, dass die Rakete Longue Marche 2 am Samstag SVOM in eine Umlaufbahn in 625 km Höhe bringen wird.

Von Loïc Duthoit

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