eROSITA enthüllt, wie unser Sonnensystem den Röntgenhimmel beeinflusst – und unsere Sicht verzerrt

Mit dem Weltraumteleskop eROSITA ist es Forschenden des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik (MPE) erstmals gelungen, die Röntgenstrahlung unseres Sonnensystems herauszufiltern und somit vollkommen unverzerrt das Universum zu beobachten.

Dabei wurde die Strahlung isoliert und ihr Einfluss auf Beobachtungen des sogenannten weichen Röntgenhimmels sichtbar gemacht. Der weiche Röntgenhimmel umfasst Röntgenenergien unter 1 Kiloelektronenvolt (keV), also besonders energiearme Röntgenstrahlung, und ist für viele astrophysikalische Untersuchungen maßgebend. Zugleich wurde deutlich, dass die lokale Strahlung wertvolle Informationen enthält, indem sie etwa darauf schließen lässt, wie der Sonnenwind zusammengesetzt und beschaffen oder wie das interstellare Gas verteilt ist.

Grundlage der Untersuchung waren vier vollständige Himmelskarten, die zwischen 2019 und 2021 erstellt wurden. Das Teleskop befand sich dabei rund 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt – was weit genug weg ist, um störende Einflüsse der Erdatmosphäre zu minimieren. Damit konnte erstmals die Röntgenemission aus dem Sonnensystem von jener aus dem fernen Universum sauber getrennt werden.

Ein allgegenwärtiger Effekt

Ursache der Strahlung ist der Sonnenwind. Hochgeladene Teilchen wie Sauerstoff- oder Kohlenstoffionen nehmen Elektronen auf, was auch als Solar Wind Charge Exchange (SWCX) bekannt ist. Da solche Wechselwirkungen sowohl in der Erdatmosphäre als auch im gesamten Sonnensystem stattfinden, entsteht eine allgegenwärtige Hintergrundstrahlung, die nahezu jede Beobachtung im weichen Röntgenbereich beeinflusst.

Die eROSITA-Daten zeigen, dass sich die Röntgenemission im Verlauf des Sonnenzyklus deutlich verändert. Während Phasen geringer Aktivität bleibt sie schwach und auf niedrige Breiten beschränkt. Mit zunehmender Aktivität nimmt die Intensität zu und breitet sich weiter aus, „gerade so, als würde man das Sonnensystem im Röntgenlicht atmen sehen“, erklärt Gabriele Ponti, der erstmals zeitliche Schwankungen in bestimmten Himmelsregionen bemerkte. Die Entwicklung bestätigt theoretische Vorhersagen aus Sonnenwindmessungen.

Rätselhafte Quelle nahe der Erde

Eine weitere Entdeckung betraf eine scheinbar ortsfeste Röntgenquelle nahe der Erdbahn, die zunächst den Gesetzen der Himmelsmechanik zu widersprechen schien.

Erklären ließ sich das dann mit einem großräumigen Effekt: Das Sonnensystem bewegt sich durch interstellares Gas, das unter dem Einfluss der Sonnenanziehung gebündelt wird. So entsteht ein sogenannter Helium-Fokussierungskegel. Der war zwar theoretisch vorhergesagt worden, hatte sich jedoch bisher nicht eindeutig im Röntgenbereich nachweisen lassen. Mit eROSITA ist nun erstmals seine Kartierung gelungen, und zwar allein auf Basis der beobachteten Strahlung.

Auf Grundlage der Daten entwickelten die Forschenden ein dreidimensionales Modell der Röntgenemission, das sowohl räumliche als auch zeitliche Veränderungen abbildet. Dabei zeigte sich, dass die Strahlung vor allem in spiralförmigen Strukturen innerhalb der Marsumlaufbahn entsteht. Diese entstehen durch unterschiedliche Geschwindigkeiten im Sonnenwind. Die Beobachtungen stimmen insgesamt gut mit den Modellrechnungen überein, wobei allerdings zeitliche Variationen auffallen, die je nach Blickrichtung Stunden bis Tage dauern können.

Vom Störsignal zum Werkzeug

Die Ergebnisse verändern den Blickwinkel der Röntgenastronomie grundlegend. Was lange als störendes Hintergrundrauschen verstanden wurde, kann nun konkret genutzt werden.

Dr. Konrad Dennerl erklärt, warum das wichtig ist: „Wenn man verfolgen kann, wie der Sonnenwind das Erscheinungsbild des Röntgenhimmels zeitlich verändert, ermöglicht uns das nicht nur eine Bereinigung von Beobachtungen des fernen Universums, sondern liefert uns auch bisher nicht mögliche Einblicke in die Sonnenphysik und die Dynamik der Heliosphäre.“

Quellenhinweis:

Dennerl, K., Ponti, G., Zheng, X., Freyberg, M. J., Friedrich, S., Müller, Th., & Yeung, M. C. H. (2026): Determination of the Solar System contribution to the soft X-ray sky. Science, 392, 285–288.