Italienische Wissenschaftler haben einen Röntgendetektor entwickelt, mit dem sie die Polarisierung der Röntgenstrahlung messen können, die von entfernten Galaxien, Pulsaren oder schwarzen Löchern ausgesendet wird. Das Instrument erlaubt den Forschern vom römischen Instituto de Astrofisica del CNR und vom Instituto Nazionale di Fisica Nucleare in Pisa nun auch die Messung von 100 Mal schwächeren Röntgenquellen als es mit bisherigen Methoden möglich ist, wie das britische Fachmagazin Nature berichtet.
Pulsare, schwarze Löcher und andere astrophysikalische Objekte emittieren Strahlung, aus deren Intensität, Frequenz-Zusammensetzung und Polarisierung man Hinweise auf ihren Entstehungsort erhalten kann. Besonders die Polarisierung der Röntgenstrahlung konnte wegen der geringen Empfindlichkeit der bisher verwendeten Instrumente nur für wenige, besonders stark strahlende Himmelskörper gemessen werden. Gerade das Verständnis des Polarisationsverhaltens von Röntgenstrahlen entfernter Himmelskörper könnte jedoch wichtige Hinweise auf die innere Struktur dieser astrophysikalischen Objekte geben. Außerdem erhofft man sich von derartigen Messungen Rückschlüsse über das Verhalten von Materie in extrem starken Magnet- und Gravitationsfeldern.
Das neue Instrument basiert auf dem “Photoeffekt”. Röntgenstrahlen dringen in eine Kammer im Inneren des Detektors ein, die mit einem Gasgemisch aus 80 Prozent Stickstoff und 20 Prozent Dimethyläther gefüllt ist. Die Röntgenstrahlen schlagen aus den Gasatomen Elektronen heraus. Diese Elektronen durchqueren das Gas und schlagen auf ihrem Weg weitere Elektronen aus Gasatomen heraus. Die so entstandene Elektronenspur wird durch einen Elektronenvervielfacher verstärkt und von einer Art CCD-Kamera aufgezeichnet.
Weil die Richtung der herausgeschlagenen Elektronen mit der Richtung des elektrischen Felds der detektierten Röntgenphotonen übereinstimmt ist somit die Polarisierung der einfallenden Röntgenstrahlung entschlüsselt.
Bisher haben der Projektleiter Enrico Costa und seine Kollegen das Instrument nur auf der Erde getestet. Mit einer Weiterentwicklung wollen sie die Empfindlichkeit des Detektors jedoch nochmals um den Faktor 20 steigern. Dann könnte das Instrument – auf ein Weltraumteleskop montiert – die Grundlage für das neue Arbeitsgebiet der Röntgenpolarimetrie legen.
Arndt Dürr
