Das Weltraumteleskop Euclid macht spektakuläre erste Bilder

Das ehrgeizige Weltraumteleskop Euclid der Europäischen Weltraumorganisation ist auf dem Weg, die Geheimnisse der Dunklen Materie und Dunklen Energie zu entschlüsseln

Am Montag (31. Juli) schickte das Euclid-Teleskop der Europäischen Weltraumorganisation die ersten Bilder zurück zur Erde. Und obwohl diese bahnbrechenden Porträts sicherlich faszinierend sind, bestätigen sie auch, dass die Instrumente des Weltraumobservatoriums in Topform funktionieren.

Der bisherige Erfolg von Euclid ist wirklich aufregend, denn vereinfacht gesagt besteht der Zweck dieser Maschine darin, die dunkle Seite unseres Universums zu kartieren, indem sie Milliarden von Galaxien analysiert, die bis zu etwa 10 Milliarden Lichtjahre entfernt sind. Besser noch, die Agentur sagt auch, dass diese ehrgeizige Karte in „3D“ sein wird, weil sie das Element der Zeit einschließen wird, um zu zeigen, wie sich diese Bereiche parallel zu einem heranreifenden Kosmos entwickelt haben.

„Die herausragenden ersten Bilder, die mit Euclids sichtbaren und nahinfraroten Instrumenten aufgenommen wurden, eröffnen eine neue Ära der beobachtenden Kosmologie und statistischen Astronomie“, sagte Yannick Mellier, Astronom am Institut d'Astrophysique de Paris und Leiter des Euclid-Konsortiums, in einer Erklärung. „Sie markieren den Beginn der Suche nach der Natur der dunklen Energie.“

Euclid startete am 1. Juli von Cape Canaveral in Florida aus. Es schwebt nun etwa eine Million Meilen (1,6 Millionen Kilometer) von der Erde entfernt und schloss sich am 28. Juli dem James Webb-Weltraumteleskop am sogenannten zweiten Lagrange-Punkt an. In den nächsten Monaten werden Wissenschaftler die Maschine weiter testen, bis sie offiziell mit der Entwicklung ihrer epischen kosmischen Durchmusterung beginnt.

Wir werden gleich näher darauf eingehen, was eine Maschine zur Jagd auf ein dunkles Universum bedeutet, aber zuerst wollen wir Euklids atemberaubende, mit Sternen gefüllte Bilder besprechen.

Die Bilder, die Sie oben sehen, wurden mit einem Instrument auf Euklid namens VIS aufgenommen, was für „Visible Instrument“ steht. Wie der Name schon sagt, erfasst VIS das Universum durch den Teil des elektromagnetischen Spektrums, der für das menschliche Auge sichtbar ist, nämlich Wellenlängen zwischen 550 und 900 Nanometern.

Links sehen Sie das gesamte Sichtfeld von VIS – und rechts eine vergrößerte Version. Die ESA schätzt die Reichweite der Nahaufnahme auf etwa ein Viertel der Breite und Höhe des Vollmonds, von der Erde aus gesehen.

Zu den Höhepunkten der Porträts von VIS gehören kosmische Strahlen, die direkt über das Feld schießen, eine Fülle unübersehbarer glitzernder Sterne und vor allem ein paar unscharfe Kleckse. Bei diesen Klecksen handelt es sich, so erklärt die ESA, um Galaxien, die Euklid weiter erforschen wird, während er gleichzeitig eine äußerst detaillierte Karte unseres Universums, einschließlich der Dunklen Energie, entwickelt.

„Bodengestützte Tests liefern keine Bilder von Galaxien oder Sternhaufen, aber hier befinden sie sich alle in diesem einen Bereich“, sagte Reiko Nakajima, VIS-Instrumentenwissenschaftlerin, in der Erklärung. „Es ist wunderschön anzusehen und es ist eine Freude, dies mit den Menschen zu tun, mit denen wir schon so lange zusammenarbeiten.“

Als nächstes kommen wir zu NISP, was für Euclid's Near-Infrared Spectrometer and Photometer steht. Wie die ESA es ausdrückt, hat NISP zwei Rollen. Erstens kann es Galaxien im Infrarotlicht abbilden, also für das menschliche Auge unsichtbares Licht, das im elektromagnetischen Spektrum zwischen etwa 950 und 2020 Nanometer liegt. Auch das James-Webb-Weltraumteleskop nutzt solche Infrarotwellenlängen, weshalb Wissenschaftler oft sagen, es enthülle ein unsichtbares Universum. Das ist es im wahrsten Sinne des Wortes.

Zweitens kann NISP genau messen, wie viel Licht jede Galaxie aussendet – letzteres kann uns sagen, wie weit diese Galaxien entfernt sind.

Die NISP-Bilder, die Sie oben sehen, sind dem VIS-Set insofern ziemlich ähnlich, als die linke Seite das gesamte Feld von NISP enthält, während die rechte Seite einen vergrößerten Ausschnitt zeigt.

Doch bevor das von Euclid eingefangene Weltraumlicht den NISP-Detektor erreicht, durchläuft es auch einige kühle Filter. Und das liefert einige ziemlich tolle Ergebnisse. Diese Filter können beispielsweise die Helligkeit bei einer bestimmten Infrarotwellenlänge messen, was bei NISPs galaktischen Entfernungsmessungen hilfreich ist.

„Obwohl diese ersten Testbilder noch nicht für wissenschaftliche Zwecke nutzbar sind, freue ich mich, dass das Teleskop und die beiden Instrumente jetzt im Weltraum hervorragend funktionieren“, sagt Knud Jahnke vom Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg Euclids NISP-Instrument, heißt es in einer Erklärung.

Und tatsächlich ist einer dieser Filter der Grund, warum NISP uns ein drittes Testbild angeboten hat.

Dieses Bild sieht nicht nur wie ein Computer-Bildschirmschoner aus den frühen 2000er Jahren aus, sondern ist auch deshalb wichtig, weil jeder Streifen ein individuelles Lichtspektrum einer Galaxie oder eines Sterns darstellt. Euclid verfügt über ein als „Grism“ bekanntes Gerät, das kosmisches Licht grundsätzlich in ein vollständiges Wellenlängenspektrum aufspalten kann, bevor es die Daten an NISP sendet.

Mit diesem Verfahren können Wissenschaftler beispielsweise feststellen, wie weit eine bestimmte Galaxie entfernt ist und woraus die Galaxie chemisch besteht.

„Wir haben simulierte Bilder gesehen, wir haben Labortestbilder gesehen“, sagte William Gillard, NISP-Instrumentenwissenschaftler, in der Erklärung. „Es fällt mir immer noch schwer zu begreifen, dass diese Bilder nun das wahre Universum darstellen. So detailliert, einfach erstaunlich.“

Wenn Sie immer noch nicht wissen, dass Euklid uns helfen kann, das dunkle Universum zu verstehen, erfahren Sie hier, was das bedeutet.

Dunkle Energie und ihr Verbündeter, die Dunkle Materie, stellen heute einige der größten und faszinierendsten Fragen der Astronomie dar. Keines der beiden Phänomene kann mit menschlichen Augen gesehen werden, scheint aber dennoch unser Universum zusammenzuhalten.

Zunächst einmal dehnt sich der Weltraum wie ein nicht platzender Ballon ständig in alle Richtungen aus. Aber das Seltsame ist, dass diese Ballonfahrt offenbar mit Geschwindigkeiten vonstatten geht, die Wissenschaftler bei all den sichtbaren Dingen in unserem Universum nicht ganz erklären können. Daher muss etwas anderes wirken, um die kosmische Expansion zu beschleunigen. Wissenschaftler nennen dieses „Etwas“ dunkle Energie.

Unterdessen scheint es im expandierenden Universum eine Art Klebstoff zu geben, der dafür sorgt, dass die Galaxien an ihrem Platz bleiben und ihre Anordnung bestimmt. Wissenschaftler haben beispielsweise berechnet, dass sich intergalaktische Gase und Sterne oft so bewegen, als ob eine zusätzliche Schwerkraft auf sie wirken würde. Dies liegt vermutlich daran, dass eine Art unsichtbares Material die Galaxien, in denen diese Objekte leben, umgibt (vielleicht wie ein Halo) und daher Gravitationskräfte auf sie ausübt. Dieser unsichtbare „Kleber“ ist als Dunkle Materie bekannt.

Dunkle Materie und dunkle Energie bestehen nicht unbedingt aus einem oder sogar zwei Dingen. Sie könnten aus einer Reihe verschiedener Komponenten bestehen. Wissenschaftler verwenden diese lediglich als Sammelbegriffe, um Lücken in unserem Verständnis zu beschreiben.

Alles, was wir derzeit mit Sicherheit wissen, ist, dass das dunkle Universum existiert.

Aber wenn Euklids Mission, das Universum in den nächsten etwa sechs Jahren präzise zu kartieren, Erfolg hat, werden Wissenschaftler vielleicht einige Hinweise darauf erhalten, was das dunkle Universum wirklich ist.

Denn wenn dunkle Materie und Energie mit Dingen im Weltraum interagieren, kann uns die Darstellung der Verteilung und Entwicklung dieser Dinge Aufschluss darüber geben, wo das dunkle Universum in die Geschichte passt.

„Ich habe volles Vertrauen, dass es dem Team hinter der Mission gelingen wird, mithilfe von Euklid so viel über die 95 % des Universums zu enthüllen, über die wir derzeit so wenig wissen“, sagte ESA-Generaldirektor Josef Aschbacher in der Erklärung.

„Nach mehr als 11 Jahren Design und Entwicklung von Euclid ist es aufregend und enorm emotional, diese ersten Bilder zu sehen“, sagte Euclid-Projektmanager Giuseppe Racca in der Erklärung. „Es ist noch unglaublicher, wenn wir bedenken, dass wir hier nur ein paar Galaxien sehen, die mit minimaler Systemabstimmung erzeugt wurden. Der vollständig kalibrierte Euclid wird letztendlich Milliarden von Galaxien beobachten und die bisher größte 3D-Karte des Himmels erstellen.“

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Monisha Ravisetti ist der Astronomie-Editor von Space.com. Sie behandelt Schwarze Löcher, Sternexplosionen, Gravitationswellen, Entdeckungen von Exoplaneten und andere Rätsel, die im Gefüge von Raum und Zeit verborgen sind.

Jonathan O'Callaghan

Dhananjay Khadilkar

Kyle Dawson und Will Percival