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China Focus: Chinesische Wissenschaftler ahmen das Hummerauge nach, um das Universum zu beobachten

Ein Bild der Galaxie, aufgenommen vom Lobster Eye Imager for Astronomy im August 2022. [Photo/Xinhua]

PEKING – Wissenschaftler, die in das ferne Universum blicken, lassen sich manchmal von den vielfältigen Kreaturen auf der Erde inspirieren. Jüngstes Beispiel ist das von chinesischen Wissenschaftlern entwickelte und eingeführte Lobster Eye Telescope.

Die National Astronomical Observatories of the Chinese Academy of Sciences (NAOC) haben kürzlich die weltweit erste Serie großflächiger Röntgenkarten des Himmels vorgestellt, die mit dem Lobster Eye Telescope oder dem Lobster Eye Imager for Astronomy (LEIA) aufgenommen wurden.

LEIA wurde Ende Juli ins All gebracht und ist laut NAOC ein Großfeld-Röntgenteleskop, das erste seiner Art weltweit. Es wird erwartet, dass Menschen mit dem „Hummerauge“ in der Lage sein werden, die mysteriösen vorübergehenden Phänomene im Universum effizient zu beobachten.

BESONDERES AUGE

Das besondere Merkmal von LEIA sind die 36 Hummergläser mit Mikroporen und 4 CMOS-Sensoren mit großem Array, die alle von China entwickelt wurden.

Biologen entdeckten schon früh, dass sich das Hummerauge von anderen Tieren unterscheidet. Krebsaugen bestehen aus zahlreichen kleinen quadratischen Röhrchen, die auf dasselbe sphärische Zentrum zeigen. Diese Struktur lässt Licht aus allen Richtungen in den Röhren reflektieren und auf der Netzhaut konvergieren, wodurch der Hummer ein großes Sichtfeld erhält.

1979 schlug ein amerikanischer Wissenschaftler vor, das Hummerauge zu simulieren, um ein Teleskop zum Nachweis von Röntgenstrahlen im Weltraum zu bauen. Diese Idee wurde jedoch lange Zeit nicht verwirklicht, bis sich die Mikroverarbeitungstechnologie so weit verbesserte, dass sie möglich wurde. Wissenschaftler entwickelten dann Hummergläser, die mit kleinen quadratischen Löchern bedeckt sind, die so dick wie ein Haar sind.

Das Röntgenbildgebungslabor von NAOC begann 2010 mit der Forschungs- und Entwicklungsarbeit an Hummeraugen-Röntgenbildgebungstechnologie und erzielte schließlich einen Durchbruch.

Die neu eingeführte LEIA verfügt nicht nur über die mit Spannung erwartete Hummerbrille, sondern auch über Pionierleistungen bei der Installation von CMOS-Sensoren, die mit hohen spektralen Auflösungen arbeiten können.

„Wir haben erstmals die Anwendung von CMOS-Sensoren für astronomische Röntgenbeobachtungen im Weltraum realisiert. Dies ist eine wichtige Innovation in der Detektionstechnologie der Röntgenastronomie“, sagte Ling Zhixing, Wissenschaftler am NAOC.

WEITWINKEL SEHEN

„Der größte Vorteil des Lobster Eye-Teleskops ist seine Weitwinkelsicht“, sagte Ling, der für das LEIA-Projekt verantwortlich ist.

Laut Ling hatten die bisherigen Röntgenteleskope von der Erde aus gesehen nur ein Sichtfeld von etwa der Größe des Mondes, während dieses Hummeraugen-Teleskop eine Himmelsregion von etwa 1.000 Monden abdecken kann.

„Zwölf solcher Teleskope werden auf dem zukünftigen Satelliten der Einstein-Sonde installiert, und ihr Sichtfeld könnte so groß sein wie etwa 10.000 Monde“, fügte er hinzu.

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass die meisten kosmischen Objekte komplexe Helligkeitsschwankungen im Röntgenbereich aufweisen. Einige Objekte, die ursprünglich keine Röntgenstrahlen hatten, können plötzlich eine erzeugen, wie zum Beispiel Schwarze Löcher, die Sterne verschlingen.

Daher ermöglicht das Lobster Eye-Teleskop eine effizientere Überwachung von Röntgenvariationen in kosmischen Objekten und hat eine größere Chance, zufällig auftretende kosmische Extreme zu erkennen, fügte Ling hinzu.

ZUKUNFT SONDIEREN

Wie Ling erwähnte, ist das neu gestartete LEIA ein experimentelles Modul für den Satelliten Einstein Probe, der voraussichtlich Ende 2023 starten wird. Insgesamt 12 Module werden dann auf dem neuen Satelliten montiert.

Das Programm hat weltweit viel Aufmerksamkeit erregt, unter Beteiligung der Europäischen Weltraumorganisation und des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik in Deutschland.

„Diese Technologie wird die Röntgenhimmelsüberwachung revolutionieren, und das Testmodul demonstriert das starke wissenschaftliche Potenzial der Einstein-Sondenmission“, sagte Paul O’Brien, Leiter der Astrophysik, School of Physics and Astronomy an der University of Leicester.

„Nach mehr als einem Jahrzehnt anstrengender Bemühungen ist es uns endlich gelungen, die Beobachtungsergebnisse des Lobster Eye Telescope zu erhalten, und wir sind alle sehr stolz darauf, solch fortschrittliche Ausrüstung zur weltweiten astronomischen Forschung beitragen zu können“, sagte Zhang Chen, Assistent des Hauptforscher des Einstein-Probe-Programms.

Laut Zhang wird die Einstein-Sonde systematische Luftaufnahmen durchführen, um hochenergetische zeitliche Objekte im Universum zu verfolgen.

Die Mission soll verhüllte Schwarze Löcher entdecken und die Verteilung von Schwarzen Löchern im Universum kartieren, um uns bei der Untersuchung ihrer Entstehung und Entwicklung zu helfen.

Die Einstein-Sonde wird auch verwendet, um Röntgensignale von Gravitationswellenereignissen zu suchen und zu lokalisieren. Darüber hinaus wird es bei der Beobachtung von Neutronensternen, Weißen Zwergen, Supernovae, frühen kosmischen Gammastrahlenausbrüchen und anderen Objekten und Phänomenen verwendet, sagte er.

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