In der zweiten Datenveröffentlichung des eRosita-Weltraumteleskops befinden sich mit nahezu zwei Millionen fast verdoppelt so viele astronomische Röntgenquellen wie zuvor

• Röntgenquellen-Rekord: Die zweite Datenveröffentlichung verdoppelt die Anzahl der bekannten Röntgenquellen nahezu auf fast zwei Millionen und liefert damit die bislang detaillierteste und empfindlichste Durchmusterung des hochenergetischen Universums
• Unterschiedliche astronomische Objekte: Der Katalog umfasst über 1,9 Millionen punktförmige Quellen wie Sterne und wachsende supermassereiche schwarze Löcher sowie etwa 64.000 ausgedehnte Quellen wie Galaxienhaufen und Supernova-Überreste
• Tiefe und empfindliche Durchmusterung: Durch die Kombination von Daten aus drei vollständigen Himmelsdurchmusterungen erfasst der Katalog deutlich schwächeres Röntgenlicht und deckt so viele bisher unentdeckte Quellen auf
• Identifizierung über mehrere Wellenlängen: Die astronomischen Objekte im Röntgenkatalog sind auch in sechs weiteren astronomischen Objektkatalogen vertreten, die mit optischen und Infrarotteleskopen erstellt wurden. Diese Multiwellenlängen-Informationen ermöglichen ein tiefergehendes physikalisches Verständnis der Objekte und deren Klassifizierung

Das deutsche eRosita-Konsortium unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik hat seinen zweiten großen öffentlichen Datensatz, den eRosita Data Release 2, veröffentlicht. Der neue Katalog umfasst fast zwei Millionen Röntgenquellen – damit hat sich die Anzahl der zuvor veröffentlichten eRosita-Quellen am Röntgenhimmel etwa verdoppelt, was einen bedeutenden Fortschritt bei der Kartierung des hochenergetischen Universums darstellt.

Der Katalog basiert auf den ersten drei vollständigen Himmelsdurchmusterungen des eRosita-Teleskops an Bord der Spektrum-Röntgen-Gamma-Mission. „Dies ist ein Datensatz von beispiellosem Umfang und beispielloser Vollständigkeit, der nun der weltweiten astronomischen Gemeinschaft zur Verfügung steht“, sagt Andrea Merloni, Projektleiter von eRosita. Da das Teleskop den gesamten vom Teleskop einsehbaren Himmel mehrere Male hintereinander beobachtet hat, tauchen auch astronomische Objekte im Katalog auf, die vergleichsweise schwach im Röntgenlicht strahlen.

„eRosita hat gerade einen weiteren Weltrekord bei der Anzahl der Röntgenquellen aufgestellt – und das wird nicht der letzte sein“, sagt Kirpal Nandra, Direktor des Max-Planck-Instituts für Extraterrestrische Physik. Der Hauptkatalog enthält fast zwei Millionen Röntgenquellen, die im Energiebereich von 0,2 bis 2,3 Kiloelektronvolt nachgewiesen wurden (1 Kiloelektronvolt ist die Energie, die ein Elektron beim Durchlaufen einer Beschleunigungsspannung von 1000 Volt gewinnen würde). Darunter sind mehr als 1,9 Millionen punktförmige Quellen, vor allem Sterne und aktiv supermassereiche schwarze Löcher, die Masse aus der Umgebung anziehen, sowie rund 64.000 als ausgedehnt wahrnehmbare Quellen wie Galaxienhaufen, nahegelegene Galaxien und Supernova-Überreste. 

Es existiert auch ein ergänzender Katalog, in dem fast 15.000 astronomische Objekte enthalten sind, die eRosita bei höheren Energien zwischen 2,3–5,0 Kiloelektronvolt entdeckt hat. Er erfasst auch stark verschwommene und von Natur aus energiereiche Objekte, die bei niedrigeren Röntgenenergien oft übersehen werden. Zusammen erfassen diese Kataloge die gesamte Vielfalt des Röntgenhimmels, von nahen Sternkoronen bis hin zu entfernten supermassereichen schwarzen Löchern und massereichen Galaxienhaufen. Viele dieser Objekte wurden im Röntgenbereich erst neu identifiziert, während sich andere nun mit höherer Präzision untersuchen lassen.

Seit Beginn des Betriebs im Dezember 2019 hat eRosita alle sechs Monate den gesamten Himmel vermessen und dabei die Tiefe und Empfindlichkeit schrittweise erhöht. Der nun veröffentlichte Katalog vereint Daten der ersten 556 Tage der Mission. Durch die Zusammenführung dieser Beobachtungen enthält die Durchmusterung Objekte, die deutlich schwächer im Röntgenlicht strahlen.

„Der Data Release 2 ist die bislang beste Aufzeichnung des Röntgenhimmels, über die wir verfügen, und eröffnet neue Möglichkeiten für fundierte statistische Untersuchungen zur kosmischen Zusammensetzung“, sagt Miriam E. Ramos-Ceja, Leiterin des Bereichs Bodenstation des eRosita-Instruments und Hauptautorin der Veröffentlichung.

Um eine physikalische Interpretation zu ermöglichen, enthält der neue Röntgenkatalog Informationen über mehrere Wellenlängenbereiche hinweg, also wahrscheinliche Entsprechungen der Röntgenobjekte im optischen oder infraroten Licht. Diese Informationen aus verschiedenen Wellenlängenbereichen lassen die Forschenden 88 Prozent der Objekte außerhalb der Milchstraße verorten, wobei akkretierende (also Masse aufsammelnde) supermassereiche schwarze Löcher den größten Anteil ausmachen.

„Die Röntgenerkennung ist nur der erste Schritt“, erklärt Mara Salvato, Sprecherin von eRosita. „Wenn wir Röntgenquellen auch bei anderen Wellenlängen sehen, können wir herausfinden, um welche Objekte es sich handelt und wie weit sie entfernt sind.“

Die Veröffentlichung fällt mit der zwanzigsten Datenveröffentlichung des Sloan Digital Sky Survey (SDSS) zusammen, die umfangreiche optische Spektroskopiedaten von eRosita-Quellen enthält. Insgesamt stellen diese Datensätze den Höhepunkt einer fast zehnjährigen Zusammenarbeit zwischen dem deutschen eRosita-Konsortium und der SDSS-Kollaboration dar. Durch die Kombination der SDSS-Spektroskopie mit den Röntgendaten von eRosita haben Forschende dreidimensionale Karten aktiver schwarzer Löcher am gesamten Himmel erstellt und so aufgezeigt, wie diese schnell wachsenden Objekte verteilt sind und sich im Laufe der kosmischen Zeit entwickeln.

Die Kombination des Röntgenkatalogs mit Katalogen anderer Wellenlängen ermöglicht es, supermassereiche schwarze Löcher, die Masse aus ihrer Umgebung aufsammeln, eingehend zu analysieren. Viele dieser Objekte entstanden überraschend früh in der Geschichte des Universums. „Die leuchtstärksten schwarzen Löcher bei hohen Entfernungen sind wie Nadeln im Heuhaufen. Dank des Data Release 2 haben wir mehr Nadeln gefunden als erwartet, was darauf hindeutet, dass schnell wachsende schwarze Löcher im frühen Universum häufiger vorkamen als bisher angenommen“, sagt William Roster, Hauptautor der entsprechenden Studie.

Die Daten des Katalogs decken die westliche galaktische Hemisphäre ab und spiegeln die vereinbarte Regelung zum Datenaustausch zwischen den deutschen und russischen eRosita-Konsortien wider. Innerhalb dieser Region stellt der Data Release 2 den größten und homogensten öffentlich zugänglichen Röntgendatensatz dar, der derzeit verfügbar ist.

Die eROSITA-DE-DR2-Kataloge, der Server für die obere Flussgrenze sowie die vollständige Dokumentation sind über das  eROSITA-DE Science Data Archive  öffentlich zugänglich.

MPE, bearbeitet durch MPG/BEU