Euclid: Europäisches Weltraumteleskop soll Geheimnis der dunklen Materie lüften

Am vergangenen Samstag, dem 1. Juli 2023, startete das europäische Weltraumteleskop Euclid ins All. Dieses soll dabei helfen, dem Geheimnis der Dunklen Energie auf die Schliche zu kommen und damit grundlegende Fragen zur kosmischen Expansion und der Materieverteilung im Weltall zu klären. Die Natur der Dunklen Energie ist weiterhin unbekannt, und auch ob sie konstant bleibt oder sich verändert ist unbekannt. Euclids Mission besteht darin, zur Klärung dieser Frage beizutragen.

Diskrepanzen zum Standardmodell

Dunkle Energie ist quasi allgegenwärtig – und bisher nur theoretisch postuliert. Sie gilt als Gegenspieler der Gravitation und als Motor hinter der beschleunigten Ausdehnung des Kosmos. Je nach Messmethode ergeben sich stark abweichende Werte für das Maß der Expansion in Form der sogenannten Hubble-Konstante.

Die sich ergebenden Diskrepanzen stellen das etablierte kosmologische Weltbild in Form des sogenannten Lambda Cold Dark Matter Modell (ACDM) auf die Probe. Dieses Modell postuliert, dass der kosmische Raum flach ist und dass die Ausdehnung und Gravitation so im Gleichgewicht sind, dass die Energiedichte im Kosmos stets konstant bleibt. Die Diskrepanzen bei der Messung der Hubble-Konstante jedoch legen die Frage nahe, wie konstant diese Werte tatsächlich sind oder ob vielleicht doch ein Fehler im kosmologischen Modell vorliegt. Denn auch die Verteilung der Materie im Universum ist nicht wirklich mit dem kosmologischen Standardmodell kompatibel.

Geheimnis der Dunklen Materie

Das europäische Weltraumteleskop Euclid soll nun zur Klärung der Fragen beitragen, die aufgeworfen werden. „Euclid wird zehn Milliarden Jahre in die kosmische Vergangenheit zurückblicken und die Geometrie und das Wachstum des Universums untersuchen“, so Alessandra Roy, die Euclid-Projektleiterin am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt. Euclid soll die Expansionsrate und Massenverteilung im Weltall im Zeitraum der letzten zehn Milliarden Jahre vermessen.

Zu diesem Zweck machte sich Euclid am vergangenen Samstag an Bord einer Falcon-9-Rakete von SpaceX auf den Weg ins All. Es wird vier Wochen unterwegs sein, bis es seinen Einsatzort am Lagrangepunkt L2 erreicht hat. Dort herrschen beste Bedingungen für Weltallteleskope, weshalb auch das James-Webb-Weltraumteleskop dort platziert wurde.

Euclid hat zwei Aufgaben

Nach der Ankunft am Einsatzort soll Euclid über die nächsten Jahre hinweg die Verteilung von mehreren Milliarden Galaxien in eine Karte übertragen. Diese Galaxien liegen bis zu zehn Milliarden Lichtjahre von Euclid entfernt. Das Teleskop beobachtet dafür rund ein Drittel des sichtbaren Himmels und nutzt dabei zwei Methoden und Instrumente. Zum einen ist da ein sogenanntes Near-Infrared Spectrometer and Photometer (NISP). Dieses kann den genauen Abstand zwischen Galaxien sowie deren Entfernung von Euclids Standort vermessen. Aus diesen Daten lässt sich dann die sogenannte Baryonische akustische Oszillation (BAO) ermitteln. Dabei handelt es sich um eine Art Echo der frühesten Dichtefluktuationen im Kosmos. Folgt man dem ACDM, sollte der Abstand zwischen zwei Galaxien etwa 500 Millionen Lichtjahre betragen. Dies ist im Schnitt auch gegeben. Euclid soll nun untersuchen, wie konstant diese durchschnittlichen Abstände sind.

Zum anderen soll Euclid die Dunkle Materie Kartieren, wofür das Teleskop den schwachen Gravitationslinseneffekt nutzt. Dieser beschreibt die Verzerrung des Lichts einer fernen Galaxie durch eine große Masse in deren Vordergrund. Diese erlaubt Rückschlüsse auf die Größe der Vordergrundmasse. Für diese Aufgabe wird das Visible Instrument (VIS) zum Einsatz kommen.

Großer Schritt für die Wissenschaft

„Dies ist eine Sternstunde für die Wissenschaft, auf die wir uns schon lange gefreut haben: der Start von Euclid auf einer Mission zur Entschlüsselung des Rätsels der dunklen Materie und der dunklen Energie. Das große Geheimnis der grundlegenden Bestandteile des Universums steht uns vor Augen und stellt eine gewaltige Herausforderung dar. Dank seines fortschrittlichen Teleskops und seiner leistungsstarken wissenschaftlichen Instrumente ist Euclid in der Lage, uns dabei zu helfen, dieses Geheimnis zu enträtseln„, fasst René Laureijs zusammen, der Euclid-Projektwissenschaftler der ESA.

via ESA