JEM-EUSO

Das JEM-EUSO Teleskop an der ISS

Das JEM-EUSO (Extreme Space Observatory onboard the Japanese Experiment Module) ist ein Instrument um die extrem hochenergetische Komponente der kosmischen Strahlen zu messen. Es soll 2015 gestartet und am japanischen Modul der internationalen Raumstation angebracht werden.

Wenn die Teilchen dieser Strahlung in die Erdatmosphere einschlagen und auf Luftmoleküle treffen entstehen Schauerkaskaden von Sekundärteilchen und in Folge UV Strahlung. Vom Weltraum aus lässt sich anhand dessen die Art, Energie und Ursprungsrichtung der Teilchen messen. Durch die Höhe des Teleskops von etwa 430 km kann ein sehr großer Ausschnitt der Erdatmosphere beobachtet werden. Es ist also die Erdatmosphere selbst, welche als gigantischer Detektor dient, um diese Teilchen zu messen. Dieser weltraumbasierte Ansatz ermöglicht die Beobachtung einer deutlich größeren Anzahl von ultrahochenergetischen kosmischen Teilchen als Experimente auf der Erde, da ein wesentlich größerer Anteil der Atmosphere überwacht werden kann. Mit dieser Technik wird folglich eine deutlich größere Anzahl solcher Ereignisse gemessen werden können, als irgendein bodengebundenes Experiment jemals messen könnte.

Das Projekt in Tübingen

Die JEM-EUSO Mission wird in einer internationalen Kollaboration von 12 Nationen, 64 Instituten und 177 Mitarbeitern entwickelt (Homepage des Projekts). 

In der Tübinger Gruppe werden haupsächlich Teile der Elektronik entwickelt sowie Computersimulationen zum Instrument und den zu erwartenden Daten durchgeführt. 

Computersimulationen

Details des JEM-EUSO Teleskops. Alle Komponenten werden mithilfe der Simulationen getestet und ggf. optimiert.

Vor dem Bau der Hardware des Instruments werden umfangreiche Simulationen zur erwartenden Leistung durchgeführt um sicherzustellen, dass das Gerät auch in der Lage sein wird jene Aufgaben zu erfüllen für die es konstruiert wurde. Dabei beinflussen sich die Simulationsergebnisse und das Design des Instruments gegenseitig. 

Die Tübinger Gruppe simuliert den gesamten Ablauf weltraumgestützter Messungen mit dem JEM-EUSO Detektor. Dabei werden sämtliche physikalischen Effekte die relevant sind mit einbezogen: Die Erzeugung des Luftschauers in der Erdatmosphere, die Entstehung von UV-Licht und Ausbreitung des Lichts in der Atmosphere inklusive Streuprozessen und Absorption sind hierbei die wichtigsten Schritte. Anschließend wird das Instrument selbst und sämtliche Prozesse die während der Messung stattfinden simuliert. Dieses beinhaltet Auftreffen des UV-Lichts auf das Instrument, den Weg der Photonen durch die Optik, Umwandlung des Lichts in elektronische Signale und deren Verarbeitung.Ein weiterer Arbeitsschritt ist die Rekonstruktionder Eigenschaften des ursprünglich auf die Atmosphere prallenden Teilchens. Hierzu werden aus den virtuellen Messdaten die astrophysikalisch interessanten Parameter wie Ursprungsrichtung, Energie und Art des Teilchens berechnet. Die Simulationsprozesse werden für verschiedene Teilchen durchgeführt. Dieses ermöglicht die Untersuchung verschiedener Signalcharakteristika, um später zwischen den unterschiedlichen Teilchen unterscheiden zu können.

 

Mitarbeiter in Tübingen

Andrea Santangelo (Europäischer Koordinator, Elektronik, Computersimulationen)

Eckard Kendziorra (Elektronik)

Francesco Fenu (Computersimulationen)

Thomas Mernik (Computersimulationen)

Klaus Bittermann (Computersimulationen)

Jörg Bayer (Elektronik)

Aktuelle Publikationen

  • FenuLodz09.pdf"An ESAF approach to JEM-EUSO end-to-end simulation studies" F. Fenu, A. Santangelo, T. Mernik, K. Shinozaki, D. Naumov, J. Calvo, S. Dagoret-Campagne, G. Medina-Tanco, H. Miyamoto, D. Supanitsky, J. Szabelski, Proceedings of the International Cosmic Ray Conference, Lodz 2009
  • MernikLodz09.pdf"Reconstruction of Extreme Energy Cosmic Ray Events Observed by JEM-EUSO in the ESAF Framework" T. Mernik, D. Naumov, F. Fenu, A. Santangelo, K. Shinozaki, J. Calvo, S. Dagoret-Campagne, G. Medina-Tanco, H. Miyamoto, D. Supanitsky, J. Szabelski, Proceedings of the International Cosmic Ray Conference, Lodz 2009

JEM-EUSO Broschüre zum Download