01.08.2023

Erste Testbilder von Euclid

Das Weltraumteleskop soll den Einfluss von dunkler Materie und dunkler Energie auf die Entwicklung des Alls untersuchen.

Euclid, das neueste Weltraumteleskop der Esa mit starker deutscher Beteiligung, hat wenige Wochen nach dem Raketenstart die ersten Testbilder geliefert. Sie zeigen bereits eine hervor­ragende Bildqualität. Euclid verfügt über zwei Kameras: die VIS Kamera liefert hochaufgelöste Bilder im sichtbaren Licht, während die NISP Kamera infrarotes Licht misst und sowohl Bilder wie auch Spektren liefert. Mit den Daten von VIS und NISP erhoffen sich die sechs aus Deutschland beteiligten Institute des inter­nationalen Euclid-Konsortiums in Zukunft Aufschluss über den Einfluss der dunklen Materie und dunklen Energie auf die Struktur des Universums und die ersten Objekte in der Frühphase des Universums.

„Obwohl diese ersten Testaufnahmen noch nicht für wissen­schaftliche Zwecke verwendbar sind, freue ich mich, dass das Teleskop und die beiden Instrumente jetzt im Weltall hervorragend funktionieren“, sagt Knud Jahnke vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg. Er ist einer der zwei Instrumenten­wissenschaftler von Euclids Nah-Infrarot Spektrografen und Photometer (NISP). Diese unbehandelten Rohbilder lieferten die beiden Kameras VIS und NISP. Im Vergleich zu kommerziellen Produkten sind sie ungleich komplexer. VIS setzt sich aus 36 einzelnen CCDs mit insgesamt 609 Megapixeln zusammen und produziert hochpräzise Bilder von Milliarden von Galaxien im sichtbaren Licht. Auf diese Weise bestimmen Astro­nominnen und Astronomen ihre Gestalt. Die ersten Bilder geben bereits einen Eindruck von der Fülle, die die Daten liefern werden.

NISPs Detektor besteht aus 16 Chips mit insgesamt 64 Megapixeln und arbeitet im nahen Infraroten bei Wellenlängen zwischen einem und zwei Mikrometern. Zusätzlich dient NISP als Spektrograf, der das Licht der einge­fangenen Objekte ähnlich wie einen Regen­bogen aufspaltet und eine feinere Analyse ermöglicht. Diese Daten werden die Kartierung der drei­dimensionalen Verteilung der Galaxien ermöglichen. Somit befindet sich an Bord von Euclid die bislang größte Bildebene der Wissenschafts­geschichte. Euclid wird schon nach wenigen Tagen mehr wissenschaftliche Bildinformation zur Erde gesendet haben, als dies das Weltraumteleskop Hubble in den über 33 Jahren seiner Arbeit bislang tat.

Das Max-Planck-Institut für extra­terrestrische Physik in Garching und das Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg haben Schlüssel­komponenten zur Optik beigetragen. Die vier bis zu 18 Zentimeter großen und 2,5 Kilogramm schweren Linsen des NISP-Instrumentes bilden darüber hinaus das größte Objektiv, das je in den Weltraum gestartet wurde. Es ist das am besten justierte Objektiv aller Weltraum­missionen. Um die notwendigen Genauig­keiten zu erreichen, mussten völlig neue Methoden der Fertigung und Ausrichtung der Linsen erarbeitet werden.

Frank Grupp, der optische Architekt von NISP und Verant­wortliche für den Bau und die Justage der haupt­sächlichen optischen Komponenten des Instruments räumt ein: „Als ich beim Start der Falcon 9-Rakete mit Euclid an Bord in fast neun Kilometern Abstand zum Startplatz das Rumpeln der Triebwerke in Bauch und Brust spürte, musste ich doch an „meine“ Linsen denken die nur gut sechzig Meter von den Motoren entfernt weit größeren Vibrationen ausgesetzt waren. Obwohl wir alles sehr gut und mit ausreichend Sicherheit getestet haben, war ich doch froh, auf den ersten Bildern zu sehen, dass unsere Optik intakt ist und gemäß den Erwartungen hervorragend funk­tionieren wird.“

Dieser Erfolg war nur durch die Zusammenarbeit der exzellenten Mit­arbeiterinnen und Mitarbeiter im Euclid-Konsortium, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt und den Partnern in der Industrie möglich. „Nach 16 Jahren Arbeit für Euclid können wir stolz sein, dass das Teleskop jetzt auch dank unserer Anstrengungen die Augen öffnet und ins Weltall blickt“, ergänzt Grupp. Nun beginnt die Arbeit für die Ingenieurs- und Wissenschafts­teams, um die am Erdboden entwickelten Einstellungen an die reale Weltraumumgebung anzupassen und die Instrumente zu kalibrieren. Dadurch bekommt die umfangreiche Euclid-Datenverarbeitungs­software die notwendigen Informationen, um optimierte Bilder der Instrumente VIS und NISP zu berechnen und der Wissenschaft ein Werkzeug für die Erforschung des dunklen Universums zur Verfügung zu stellen.

„Wir freuen uns sehr, dass die Phase der Inbetrieb­nahme von Euclid gut voranschreitet“, sagt Alessandra Roy, Euclid-Projektleiterin in der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR. „Die Sonde wird in Kürze ihre endgültige Position in 1,5 Millionen Kilometer Entfernung von der Erde erreichen und mit den wissen­schaftlichen Beobachtungen beginnen. Dann wird Euclid Licht in die dunkle Seite des Universums bringen.“

Euclid wird zum ersten Mal vom Weltraum aus systematisch den Einfluss von dunkler Materie und dunkler Energie auf die Entwicklung und großräumige Struktur des Alls untersuchen. Diese weitgehend unbekannten und unsichtbaren Bestandteile des Universums machen zusammen einen Anteil von 95 Prozent des Kosmos aus. Während die dunkle Materie die Gravitations­wirkung zwischen und innerhalb von Galaxien bestimmt und zunächst für eine Abbremsung der Ausdehnung des Weltalls sorgte, ist die dunkle Energie für die derzeitige beschleunigte Expansion des Universums verant­wortlich.

MPE / JOL

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