Eine kurze Geschichte der Röntgenastronomie

Das Bild eines durchleuchteten Körperteils, auf dem gebrochene Knochen oder Tumore sichtbar werden, hat für uns noch immer etwas geheimnisvolles. Solche Bilder entstehen mit Röntgenstrahlung, sie sind Schattenwürfe im Röntgenlicht. Die Röntgenstrahlen wurden 1895 von dem deutschen Physiker Wilhelm Conrad Röntgen entdeckt und später nach ihm benannt. Röntgen selber nannte sie X-Strahlen, oder englisch X-rays.

Auch in der Astronomie hat die Röntgenstrahlung ihren Platz gefunden, denn wie wir heute wissen, senden viele Himmelskörper selber Röntgenstrahlung aus. Nun haben wir Menschen keine Röntgenaugen, und selbst wenn wir Röntgenstrahlung wahrnehmen könnten, würden wir aus dem Kosmos praktisch keine bemerken, denn die Erdatmosphäre filtert aus dem Weltall kommende Röntgenstrahlung in etwa 100 Kilometern Höhe über dem Erdboden aus. Damit hat das Leben auf der Erde einen natürlichen Schutzschirm, denn sowohl Röntgen- als auch UV-Strahlung können Schäden an biologischem Material verursachen.

Schwierige Bedingungen also für die Astronomen, die kosmische Röntgenstrahlung überhaupt ersteinmal zu finden. Erst 1949 entdeckte man bei Experimenten mit Geigerzählern an Bord von Raketen als erste kosmische Röntgenquelle die Sonne. Der Pionier der Röntgenastronomie ist Riccardo Giacconi. Mit einem Experiment auf einer Höhenforschungsrakete, das mit Geiger-Müller-Zählrohren ausgerüstet war, fand er 1962 die erste kosmische Röntgenquelle außerhalb des Sonnensystems: Scorpius X-1, also die Röntgenquelle Nr. 1 im Sternbild Skorpion. Scorpius X-1 wurde später als Röntgendoppelstern, also als ein Stern der von einem Neutronenstern begleitet wird, identifiziert. Giacconi war dann auch an vielen der nachfolgenden Experimente und Missionen zur Erforschung des Röntgenhimmels maßgeblich beteiligt, 2002 hat er für seine Arbeit des Physiknobelpreis bekommen.

Röntgenbild von Cygnus X-1 aufgenommen mit dem Chandra-Satelliten der NASA, Image Credit: NASA/CXC/SAO

Bei weiteren Raketenflügen fand sich noch eine Handvoll ähnlich starker Röntgenquellen, zum Beispiel vor exakt 45 Jahren Cygnus X-1, ebenfalls ein Röntgendoppelstern, von dem man heute weiß, daß dort ein blauer Überriese von etwa 20 Sonnenmassen ein schwarzes Loch umkreist. Das Schwarze Loch verleibt sich dabei Gas aus dem starken Sternwind des Sternes ein, wodurch die Röntgenstrahlung von Cygnus X-1 entsteht.

Selbst in der heutigen Zeit, wo Satelliten wie XMM-Newton und Chandra den Röntgenkosmos systematisch untersuchen, sind die "alten" Röntgenquellen wie Scorpius X-1 und Cygnus X-1 noch immer ein spannendes Forschungsfeld, denn obwohl es zum Beispiel bereits über 1000 wissenschaftliche Veröffentlichungen über Cygnus X-1 gibt, hat man noch längst nicht alle Rätsel des Systems gelöst. Hinzu kommt, daß es mit einer Entfernung von gut 6000 Lichtjahren, eines der nächsten Schwarzen Löcher ist, das die Astronomen untersuchen können.