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Radiometrie für die Röntgenastronomie

Die quantitative Astronomie im Röntgenbereich mit Satellitenobservatorien nutzt genaueste radiometrische Kalibrierungen aus der PTB.

Die Weltraumobservatorien Chandra der NASA und XMM-Newton der ESA, die im letzten Jahr erfolgreich gestartet wurden, lassen neue wissenschaftliche Einsichten durch die Messung kosmischer Röntgenstrahlen erwarten. In einem Projekt soll beispielsweise das Alter des Universums durch die Messung der Röntgenemission weit entfernter Objekte bestimmt werden. Für solche Aufgaben ist die Messung absoluter Photonenflüsse im Röntgenbereich erforderlich.

In ihrem Laboratorium am Berliner Elektronenspeicherring für Synchrotronstrahlung (BESSY) hat die PTB Methoden und die dazugehörige Instrumentierung entwickelt, um die spektrale Empfindlichkeit von Detektoren zu bestimmen und röntgenoptische Komponenten und Baugruppen zu charakterisieren. Die Kalibrierung der Detektoren basiert auf der Nutzung des Speicherrings BESSY als primäres Strahlernormal für den Spektralbereich vom Sichtbaren bis in den Röntgenbereich und von Kryoradiometern als primären Empfängernormalen.


In dieser Darstellung von XMM in der Umlaufbahn sind die Öffnungen der drei Teleskope (vorn) und die Plattform für die Fokalinstrumente (hinten) klar erkennbar.

 
Das Flugmodell der pn-CCD-Kamera des Max-Planck-Instituts für Extraterrestrische Physik, eines der drei Fokalinstrumente von XMM, wurde direkt von der PTB kalibriert. Das Chandra-Teleskop wurde in der Röntgenkalibriereinrichtung im Marshall-Raumfahrtzentrum der NASA durch den Vergleich mit Transferdetektoren charakterisiert, die mit einer relativen Unsicherheit von 1% im PTB-Laboratorium bei BESSY kalibriert wurden. Damit ist die Messung kosmischer Röntgenstrahlung direkt auf die radiometrischen Skalen der PTB rückführbar.

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