03.07.2023

Licht ins Dunkle bringen

Das Weltraumteleskop Euclid der ESA soll den Einfluss von Dunkler Materie und Dunkler Energie auf die Struktur des Universums erforschen.

Wie geplant hat sich am späten Nachmittag des 1. Juli 2023 das europäische Weltraumteleskop Euclid auf einer Falcon 9-Rakete von der Cape Canaveral Space Force Station in Florida, USA, auf den Weg zum zweiten Lagrange-Punkt des Systems Sonne-Erde begeben. Wenn Euclid dort in vier Wochen seinen Orbit erreicht, findet es ideale Bedingungen für die ab Herbst geplanten Himmelsdurchmusterungen vor: Der Sonnenschild blockiert stets das störende Licht von Sonne, Erde und Mond, während das Teleskop in die Tiefen des Alls ausgerichtet ist.

Euclid soll innerhalb von sechs Jahren die Form, Position und Entfernung von Galaxien messen, die sich bis zu zehn Milliarden Lichtjahre von uns entfernt befinden. Die Mission der ESA beobachtet dabei ein Drittel des Himmels, um die bis dahin größte und genaueste dreidimensionale Karte des Universums zu erzeugen. Ziel ist es, damit mehr über den Einfluss der Dunklen Materie und der Dunklen Energie auf die Struktur des Universums zu verstehen.

Euclid ermöglicht die größte kosmologische Durchmusterung im sichtbaren...
Euclid ermöglicht die größte kosmologische Durchmusterung im sichtbaren Licht und nahen Infrarot. Mit seinen Messungen deckt das Weltraumteleskop über 35 Prozent des Himmels ab, mit einem Schwerpunkt auf extragalaktischen Quellen. (Bild: ESA / ATG for ESA, CC BY-SA 3.0 IGO)

Ein Hauptspiegel mit 1,2 Metern Durchmesser, den die Firmen Thales Alenia Space und Airbus (ehemals Astrium) gebaut haben, sammelt das Licht; mehrere Spiegel lenken es dann auf einen sogenannten dichroitischen Filter. Dieser spaltet das Licht in den sichtbaren und nahinfraroten Bereich auf. Für beide Spektralbereiche befinden sich an Bord optimierte Messinstrumente. Das Instrument für sichtbares Licht VIS nutzt Wellenlängen von 550 bis 900 nm, um die Formen der Galaxien zu bestimmen. Seine 36 CCD-Kameras mit jeweils 4000×4000 Pixeln liefern Bilder mit ungekannt hoher Auflösung.

Um Helligkeit und Intensität der Strahlung im nahen Infrarot zu bestimmen, misst das Near-Infrared Spectrometer and Photometer NISP Wellenlängen zwischen 900 und 1200 nm mit 16 Detektoren, die jeweils 2000×2000 Pixel Auflösung bieten. Die Daten dienen dazu, die Rotverschiebung der Galaxien zu bestimmen und damit auf ihre Entfernung zu schließen. Die daraus resultierende dreidimensionale Karte des Universums enthält nicht nur die Verteilung der Galaxien, sondern lässt auch Rückschlüsse auf die Dunkle Materie zu. Weil der Blick von Euclid weit in die Vergangenheit reicht, enthalten die Daten auch Informationen dazu, wie sich großräumige Strukturen langfristig entwickelt haben. Das erlaubt es, die Rolle der Dunklen Energie nachzuvollziehen.

Mehr als 2600 Forschende aus 14 Mitgliedsstaaten der ESA sowie aus Kanada, Japan und den USA arbeiten im Euclid Consortium gemeinsam an der Mission. Aus Deutschland sind das Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, das Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik in Garching, die Münchner Ludwigs-Maximilians-Universität, die Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität in Bonn sowie die Ruhr Universität Bochum beteiligt.

Einen Teil seiner Aufgaben hat das Konsortium mit der Entwicklung und dem Bau der Messinstrumente bereits erfolgreich erfüllt. Nun gilt es unter anderem, unter Leitung des französischen Institut d'astrophysique de Paris alle benötigten Daten mit einer gezielten Durchmusterungsstrategie zu erfassen und daraus kalibrierte Bilder und Kataloge zu erstellen.

Euclid soll weit in die Ferne und in die Vergangenheit blicken, um grundlegende...
Euclid soll weit in die Ferne und in die Vergangenheit blicken, um grundlegende Fragen zur Entwicklung des Universums zu beantworten. (Bild: ESA, CC BY-SA 3.0 IGO)

Damit das möglich wird, muss Euclid aber zunächst den zweiten Lagrange-Punkt in 1,5 Millionen Kilometern Entfernung sicher erreichen. Auf der vierwöchigen Reise dorthin sollen alle Komponenten an Bord abkühlen; in den ersten acht Wochen im Orbit um L2 gilt es dann, das Teleskop stabil auszurichten sowie die Instrumente zu aktivieren und zu testen. Danach beginnt die momentan auf sechs Jahre ausgelegte Messkampagne, von der sich nicht nur die Kosmologie, sondern nahezu alle Forschungsbereiche der Astrophysik neue bahnbrechende Erkenntnisse über die Vorgänge im Universum erwarten.

Kerstin Sonnabend

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