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Das 1,4 Milliarden Euro teure Weltraumteleskop der Europäischen Weltraumorganisation ist zu einer Mission aufgebrochen, um Milliarden von Galaxien im gesamten Kosmos zu kartieren und Wissenschaftlern dabei zu helfen, die mysteriöse „dunkle Energie“ und „dunkle Materie“ zu verstehen, von denen angenommen wird, dass sie das Universum dominieren.
Das Euclid-Observatorium machte sich am Samstag planmäßig auf den Weg zu seinem Beobachtungspunkt 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt mit einer Falcon-9-Rakete von Elon Musks SpaceX. Der Erfolg wichtiger Momente des Starts von Cape Canaveral in Florida wurde mit Applaus begrüßt – insbesondere als der zwei Tonnen schwere Satellit nach der Trennung von der letzten Stufe der Rakete ein unabhängiges Signal zurück an den Kontrollraum sendete.
Emotional sagte Carole Mundell, Wissenschaftsdirektorin der ESA: „Es ist schwierig, Worte zu finden, um meine Gefühle zu beschreiben. An dieser Mission wurde 15 Jahre lang gearbeitet. [Its] Die nächsten sechs Jahre werden die Geheimnisse des dunklen Universums lüften.“
Kosmologen sind sich einig, dass die gesamte den Wissenschaftlern bekannte sichtbare Materie, von Galaxien bis hin zu subatomaren Teilchen, nur 5 Prozent der Masse und Energie im gesamten Universum ausmacht.
Dunkle Energie, die 70 Prozent ausmacht, scheint eine Eigenschaft des Weltraums selbst zu sein und den Kosmos immer schneller auszudehnen. Dem entgegenwirkt die Anziehungskraft der Dunklen Materie, die 25 Prozent ausmacht und über Masse, aber keine anderen messbaren Eigenschaften verfügt.
„Es gibt Hunderte von Modellen dafür, was dunkle Materie und dunkle Energie sein könnten, aber wir haben keine Ahnung, welche die Realität widerspiegeln könnten“, sagte Adam Amara, Direktor des Instituts für Kosmologie und Gravitation der Universität Portsmouth.
„Im Jahr 2005 schlug eine kleine Gruppe von uns ein Weltraumteleskop zur Erforschung des dunklen Universums vor. Mittlerweile haben fast 3.000 Menschen zusammengearbeitet, um diesen Traum Wirklichkeit werden zu lassen“, sagte er.
Euklid – benannt nach dem antiken griechischen Mathematiker, der als Vater der Geometrie gilt – war ursprünglich für den Start mit einer russischen Sojus-Rakete vorgesehen, doch der Plan fiel dem Bruch in den Beziehungen nach der umfassenden Invasion des Landes in der Ukraine zum Opfer.
Die ESA wandte sich stattdessen an SpaceX und Falcon 9. Die Suche nach einer anderen Trägerrakete und die Neukonfiguration des Raumschiffs verzögerten die Mission um nicht mehr als ein Jahr.
In etwa einem Monat wird Euclid sein Ziel erreichen, den „zweiten Lagrange-Punkt“ in 1,5 Millionen Kilometern Entfernung, wo die Schwerkraft von Sonne und Erde die Umlaufbewegung des Satelliten genau ausgleicht, sodass er scheinbar an derselben Stelle im Weltraum schwebt. Das James-Webb-Weltraumteleskop befindet sich in der Nähe.
Dort wird es das Universum kartieren, indem es Galaxien in einer Entfernung von bis zu 10 Milliarden Lichtjahren auf 36 Prozent des Himmels beobachtet, der in der erdeigenen Milchstraße, der Milchstraße, nicht von Sternen und Staub verdeckt ist.
„Wir werden in der Lage sein, die kosmische Geschichte des Universums für die letzten 10 Milliarden Jahre zu rekonstruieren“, sagte Yannick Mellier, Leiter des Euclid-Konsortiums vom Institut d’Astrophysique de Paris.
Veränderungen in der Bewegung und Verteilung von Galaxien und der Art und Weise, wie sie sich zusammenballen, werden den Einfluss des dunklen Universums offenbaren. Dunkle Materie neigt dazu, Galaxien durch die Schwerkraft zusammenzuziehen, während dunkle Energie sie auseinandertreibt, da sie die Expansion des Universums beschleunigt.
An Euklids 1,2-Meter-Teleskop sind zwei Kameras angebracht. Eine von britischen Wissenschaftlern geleitete Aufzeichnung erfolgt im sichtbaren Licht. Der andere, von französischen Forschern geleitete, arbeitet im nahen Infrarotspektrum.
Mark Cropper vom University College London leitet seit 16 Jahren das Design und die Entwicklung der sichtbaren Kamera.
„Das Instrument wird einen großen Teil des fernen Universums mit nahezu der hohen Auflösung des Hubble-Weltraumteleskops abbilden und an einem Tag mehr vom Universum beobachten als Hubble.“ [has done] in 25 Jahren“, sagte er. „Das Universum dieser Größenordnung wurde in diesem Detaillierungsgrad noch nicht gesehen.“
Ob eine intrinsische Eigenschaft des leeren Raums, eine „Vakuumenergie“ virtueller Teilchen, wie von einigen Quantenphysikern vorhergesagt, oder ein bisher unbekanntes Energiefeld – Wissenschaftler hoffen, dass die Bilder des Teleskops dabei helfen werden, dunkle Energie zu definieren. Ihre Ergebnisse könnten sogar Hinweise auf eine grundlegende Überarbeitung von Einsteins Gravitationstheorie liefern.
Ebenso unterschiedlich seien die möglichen Erklärungen für die Dunkle Materie, sagte Amara. Die Kandidaten reichen von winzigen Teilchen, die nur durch ihre Gravitationskraft mit gewöhnlicher Materie interagieren, bis hin zu Schwarzen Löchern, die kurz nach dem Urknall entstanden sind und noch immer das Universum durchdringen.
Amara glaubt nicht, dass es für die dunkle Materie eine einfache Erklärung gibt. „Wenn man an die gesamte gewöhnliche Materie im Universum denkt, nimmt sie eine enorm reiche und komplexe Formenvielfalt an“, sagte er. „Es könnte da draußen ein ebenso vielfältiges Universum dunkler Materie geben.“