So sucht das Weltraumteleskop Euclid nach dunkler Materie

Das neue ESA-Weltraumteleskop Euclid ist erfolgreich an seinem Bestimmungsort, dem Lagrange-Punkt L2, angekommen. Das Fahrzeug soll das Universum vermessen und nach dunkler Materie suchen. Hier liest du, wie es den unsichtbaren Stoff aufspüren soll. Im Clip erfährst du mehr zur Entstehung und Ausbreitung des Universums.

Das Wichtigste zum Thema Weltraumteleskop Euclid

• Am 1. Juli 2023 startete das neue Weltraumteleskop Euclid der Europäischen Raumfahrtagentur ESA auf einer Falcon-9-Rakete ins All und ist nun erfolgreich an seinem Bestimmungsort, dem Lagrange-Punkt L2, angekommen.

• Auf Euclids ersten Testbildern (siehe unten) sind Sterne und Galaxien gestochen scharf. Die Rohbilder belegen die sehr gute optische Qualität des Teleskops und seiner Instrumente.

• Die Mission: eDas kleinwagengroße und 2,2 Tonnen schwere Fernrohr soll sechs Jahre lang ein Drittel des Himmels absuchen und dabei Entfernung, Eigenschaften und Alter von Millionen Galaxien messen. Dabei entsteht voraussichtlich ein 3D-Bild des Weltalls. Das Besondere: Im Unterschied zum James-Webb-Teleskop kann es riesige Bereiche auf einen Blick erfassen.

• Damit wollen Wissenschaftler:innen der rätselhaften Natur Dunkler Materie und Dunkler Energie auf die Spur kommen. Denn Astrophysiker:innen können bis heute nicht erklären, warum sich das All immer schneller ausdehnt - die Dunkle Energie könnte die Lösung sein.

• Außerdem: Galaxien rotieren viel schneller als die Naturgesetze es vorhersagen. Eine unsichtbare Kraft hält sie zusammen - die Dunkle Materie?

• Kurios: Wissenschaftler:innen vermuten, das sichtbare Materie nur ein Sechstel der gesamten Materie im Universum ausmacht.

Die ersten Testbilder von Euclid

Dieses Bild wurde während der Inbetriebnahme von Euclid aufgenommen, um zu überprüfen, ob Euclids VISible-Instrument (VIS) wie erwartet funktioniert. Du siehst hier spiralförmige und elliptische Galaxien, nahe und ferne Sterne, Sternhaufen und vieles mehr. Die abgebildete Himmelsfläche beträgt tatsächlich nur etwa ein Viertel der Breite und Höhe des Vollmonds.© ESA

Das Bild auf der linken Seite zeigt das gesamte VIS-Sichtfeld, während die Vergrößerung auf der rechten Seite den außergewöhnlichen Detaillierungsgrad demonstriert, den VIS bereits erreicht.© ESA

Dieses Testbild wurde mit dem "Y"-Filter von NISP aufgenommen. Das Nah-Infrarot-Spektrometer und Photometer (NISP) von Euclid dient der Messung der Lichtmenge, die Galaxien bei jeder Wellenlänge aussenden. Euclids Teleskop sammelte 100 Sekunden lang Licht, damit NISP dieses Bild erstellen konnte. Es wird erwartet, dass es im normalen Betrieb etwa fünfmal länger Licht einfängt und so viel weiter entfernte Galaxien enthüllt.© ESA

Das Bild auf der linken Seite zeigt das gesamte NISP-Sichtfeld, während die Vergrößerung auf der rechten Seite (4 % des gesamten NISP-Sichtfelds) den außergewöhnlichen Detaillierungsgrad demonstriert, den NISP bereits erreicht.© ESA

In diesem Bild ist das Licht von Euclids Teleskop durch das Grisma gegangen, das das Licht jedes Sterns und jeder Galaxie nach Wellenlänge aufteilt. Diese Informationen können abgerufen und analysiert werden, um die Art der Galaxie und ihre Entfernung zu bestimmen.© ESA

Wie Euclid die Dunkle Materie und Energie aufspüren soll

Das neue Weltraumteleskop der ESA soll messen, wie viel Dunkle Materie in Galaxien enthalten ist. Dazu nutzt es Einsteins Relativitätstheorie, nach dem Schwerkraft sogar Licht anzieht und quasi "umbiegt".

Die Euclid-Wissenschaftler:innen wollen daher messen, wie sich die Form von Galaxien ändert, wenn ihr Licht an massereichen Körpern vorbeistrahlt und dabei abgelenkt wird ("Gravitational Lensing" genannt, siehe Video). Daraus wollen sie auf die Dunkle Materie schließen, die diese Galaxien enthalten.

Noch abgefahrener ist die Suche nach Dunkler Energie: Die Physiker:innen wollen Muster in der Hintergrundstrahlung aus der Zeit des Urknalls untersuchen, die immer noch durch die Galaxien wabert. Daraus können sie die Expansion des Universums nachzeichnen und dann den Charakter der Dunklen Energie bestimmen!

Gravitational Lensing einfach erklärt

Euclids scharfer Blick ins All

So fliegt Euclid um die Sonne

Das Weltraumteleskop fliegt wie das James-Webb-Teleskop in einer Linie mit der Erde um die Sonne. Vorteil: In etwa 1,5 Millionen Kilometer Entfernung befinden sich die verschiedenen Anziehungskräfte im Sonnensystem am sogenannten Lagrange-Punkt L2 in einer Art Gleichgewicht. Von dort kann Euclid ungestört von den Sonnenstrahlen ins Universum blicken. Aus dem gleichen Grund schaut es auch aus der Milchstraße heraus.

Wie funktioniert ein Teleskop?

Mit ihnen können wir alles beobachten. Von unserm Mond bis zu Supernovas in weit entfernten Galaxien. Aber wie funktioniert ein Teleskop überhaupt und was hat Galileo Galileo damit zu tun?

• Video
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Was ist der Unterschied zwischen Dunkler Materie und Dunkle Energie?

👨‍🏫 Dunkle Materie und Dunkle Energie: Wie lässt sich etwas auseinanderhalten, was man nicht sieht? Laut Astrophysiker Peter Schneider von der Uni Bonn ist das ganz einfach.

⚛️ Dunkle Materie besteht laut Schneider wie die Materie, die wir kennen, aus Atomen und ihren Bestandteile - Elektronen, Protonen und Neutronen. Ihre Schwerkraft macht normale Materie quasi "sichtbar".

🌌 Außerdem ballt sich Dunkle Materie wie normale Materie an bestimmten Orten zusammen, beispielsweise in Galaxien.

💫 Daher hält sie die Galaxien mit ihrer Schwerkraft zusammen. Diese drehen sich so schnell, dass sie ohne Dunkle Materie auseinanderfliegen müssten. Denn die normale Materie reicht nicht aus, um das zu verhindern.

💥 Beschleuniger: Dunkle Energie hingegen bewirkt das Gegenteil. Sie ist überall gleichmäßig verteilt und treibt das Universum immer schneller auseinander.

Was sind Galaxien?

Obwohl das Universum Milliarden Galaxien enthält, lassen sich mit bloßen Augen nur zehn als verschwommene Flecken sehen - darunter die Andromeda-Galaxie (im Bild oben gestochen scharf aufgenommen vom Spitzer-Weltraumteleskop).

Die häufigsten Fragen zum Weltraumteleskop Euclid