1. Juli 2023:Euclid Weltraumteleskop erfolgreich gestartet

Das Weltraumteleskop Euclid der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) wurde heute am 1. Juli von Cape Canaveral
aus mit einer Falcon 9 Rakete erfolgreich gestartet, um Licht in das „dunkle Universum“ zu bringen,
das von dunkler Materie und dunkler Energie dominiert wird.

Video: https://youtu.be/zYl1snD8jWs


Bild:: ESA


Nur 4,9 Prozent des Universums bestehen aus sichtbarer Materie – also dem Stoff, den wir sehen, schmecken und berühren können und der aus Atomen besteht.
Dazu gehören alle Sterne, Gase, Staub, Planeten, Asteroiden, Kometen usw. im Kosmos.
Der Rest besteht aus Dunkler Materie (26,8 Prozent) und Dunkler Energie (68,3 Prozent).
Die Tatsache, dass die Natur beider und damit die Natur des größten Teils des Universums weiterhin rätselhaft sei,
sei „die größte Peinlichkeit in der Kosmologie“, sagte Cañas-Herrera von Guadalupe von der ESA gegenüber Reportern
während einer Pressekonferenz vor dem Start am 23. Juni.

„Wir wissen, dass 95 Prozent unseres Universums etwas ist, das uns völlig unbekannt ist“, fügte sie hinzu.

Wir können dunkle Materie nicht sehen, weil sie nicht mit Licht interagiert, aber wir können aufgrund ihrer Gravitationswirkung auf ihre Existenz schließen.
Wir finden, dass dunkle Materie die Halos von Galaxien füllt und den Großteil der Masse von Galaxienhaufen ausmacht.

Dunkle Energie hingegen ist eine Art abstoßendes Energiefeld, das das Universum durchdringt und eine Anti-Schwerkraft-Wirkung hat.
Während die Schwerkraft versucht, die Expansion des Universums zu verlangsamen, arbeitet dunkle Energie gegen die Schwerkraft und hat in den
letzten 10 Milliarden Jahren dazu geführt, dass sich die Expansion des Universums beschleunigt.

„Euklid wird die letzten 10 Milliarden Jahre beobachten, von der Zeit an, als sich die meisten Sterne und Galaxien gebildet hatten und die dunkle Energie begann,
dominant zu werden“, sagte Giuseppe Racca, Projektmanager der Mission von der ESA.

Zur Erklärung der Dunklen Materie und der Dunklen Energie werden verschiedene Modelle vorgeschlagen.
Handelt es sich bei der Dunklen Materie um eine neue Art von Teilchen wie ein Axion oder ein WIMP (schwach wechselwirkendes massives Teilchen)
oder kann sie durch eine modifizierte Version der Gravitationstheorie erklärt werden?
Und ist dunkle Energie die kosmologische Konstante oder ein dynamisches, veränderliches Energiefeld namens Quintessenz?

„Euclid wird dunkle Energie und dunkle Materie mit beispiellos hoher Präzision und Genauigkeit messen“, sagten die Missionsmitglieder
Projektwissenschaftler René Laureijs von der ESA. Dabei soll unterschieden werden, welche dieser Modelle ausgeschlossen werden können
und welche noch möglich sind. Dies wird durch die beeindruckenden technologischen Fähigkeiten von Euclid erreicht.

Der 1,2-Meter-Spiegel von Euklid sowie die Komponenten seiner Instrumente bestehen aus Siliziumkarbid, einem Material,
das die Eigenschaften von Keramik, die Euklid Steifigkeit verleiht, und Metall, das eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, kombiniert,
sodass das Teleskop damit umgehen kann die thermischen Belastungen, denen es am Lagrange-Punkt L2 ausgesetzt sein wird,
1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt, den es einen Monat nach dem Start mit einer SpaceX Falcon 9-Rakete erreichen wird.
Auf L2 gibt es bereits zahlreiche Missionen, darunter auch das JWST. Es ist ein guter Ort für Missionen,
da Sonne, Erde und Mond alle hinter der dort stationierten Raumsonde sind.

Euclids Ansicht ist ein Breitbildformat – seine Optik zeigt einen Himmelsbereich, der zweieinhalb Mal größer ist als der Winkeldurchmesser
des Vollmonds am Nachthimmel (der etwa ein halbes Grad beträgt).
Euklid muss in der Lage sein, schnell große Flächen abzudecken, da es den gesamten extragalaktischen Himmel abdecken muss.
Dadurch werden sowohl die staubige Tierkreisebene als auch die Ebene der Milchstraße außer Acht gelassen,
da beide die Galaxien dahinter verdecken, was bedeutet, dass Euklid nur 36 Prozent des gesamten Himmels bedecken muss im Bereich von 15.000 Quadratgrad
Dennoch wird Euklid dafür insgesamt sechs Jahre brauchen, aber im Vergleich zum Hubble-Weltraumteleskop ist das schnell.



Bild: ESA/Gaia/DPAC; Euklid-Konsortium. Danksagung: Euclid Consortium Survey Group.

Euclid wird die Gebiete außerhalb der blauen Linien, abseits der Milchstraße und des Tierkreislichts, untersuchen.
Die gelben Bereiche stellen die tiefen Felder dar, die Euclid beobachten wird, um die Kollimation seiner Instrumente aufrechtzuerhalten
und außergewöhnlich tiefe Ansichten bei hoher Rotverschiebung zu erhalten.


„Für das Hubble-Weltraumteleskop würde es etwa 1.000 Jahre dauern, die gleiche Aufgabe zu erfüllen“, sagte Racca.
Rechnet man den gesamten Himmel zusammen, den Hubble seit seinem Start im Jahr 1990 beobachtet hat,
kommt man auf etwa 100 Quadratgrad. Euclid kann ein entsprechendes Gebiet in 10 Tagen vermessen.

Im Laufe seiner sechsjährigen Mission wird Euclid mehr als 12 Milliarden Galaxien beobachten, die 10 Milliarden Jahre in der kosmischen Zeit zurückreichen.
Euclid wird seine Beobachtungen mit zwei Instrumenten durchführen, seinem Visual Imager (VIS) und seinem Near-Infrared Imaging Spectrometer and Photometer (NISP).
Gemeinsam werden sie eine dreidimensionale Karte erstellen, die die Verteilung all dieser Galaxien zeigt.
Insbesondere werden beide die Formen von Galaxien bestimmen und nach den Auswirkungen der „schwachen Linsenwirkung“ suchen.
Dies ist eine Art Gravitationslinseneffekt, da die Schwerkraft den Raum und damit den Weg des Lichts durch diesen Raum verbiegt.
Das Vorhandensein diffuser intergalaktischer Dunkler Materie wird das von diesen Galaxien kommende Licht auf subtile Weise verzerren,
und indem er nach diesen schwachen Verzerrungen sucht, die in die Galaxienformen eingeprägt sind, ähnlich wie bei der Betrachtung von etwas Verzerrtem,
das unter Wasser liegt, wird Euklid in der Lage sein, das Vorhandensein dieser zu kartieren Dunkle Materie mit einer viel höheren Genauigkeit als je zuvor.

Die andere Taktik, die Wissenschaftler mit Euklid anwenden, besteht darin, den Grad zu messen, in dem Galaxien zur Clusterbildung neigen.
Während der ersten 280.000 Jahre der kosmischen Geschichte war das Universum ein Meer aus Plasma, durch das Lichtphotonen nicht entweichen konnten.
Das Plasma war so dicht, dass akustische Wellen es durchdrangen. Als sich das Universum schließlich so weit abkühlte, dass sich das Plasma auflöste,
wurde schließlich Licht freigesetzt, das wir heute als kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung (CMB) sehen.
Diese akustischen Wellen hatten jedoch viele dieser Atome mitgerissen und dichtere Materieregionen gebildet,
die im Laufe der Zeit gravitativ mehr Materie an sich ziehen konnten. In diesen Regionen haben sich Galaxienhaufen gebildet.
Die akustischen Wellen, die Kosmologen baryonische akustische Schwingungen nennen, haben eine charakteristische Größe.
Durch den Vergleich ihrer Größe basierend auf dem Grad, um den sich Galaxien in verschiedenen Epochen in der Geschichte des Universums anhäufen,
mit ihrer Winkelgröße auf dem CMB lässt sich messen, wie stark sich das Universum ausgedehnt hat und wie sehr sich diese Ausdehnung aufgrund der
Dunklen Energie beschleunigt hat.

Von den 12 Milliarden Objekten, die den Datensatz von Euclid umfassen werden, werden die besten 1,5 Milliarden über sehr genaue Forminformationen
sowie photometrische Rotverschiebungen verfügen (d. h. eine gute Schätzung ihrer Rotverschiebung basierend darauf, wie rot sie erscheinen).
Von diesen 1,5 Milliarden Galaxien wird Euclid auch die spektroskopische Rotverschiebung von 30 Millionen Galaxien messen.
Die spektroskopische Messung der Rotverschiebung ist genauer als photometrische Messungen, da sie genau zeigen kann,
wie stark sich die Wellenlänge der Spektrallinien im Lichtspektrum einer Galaxie aufgrund der Ausdehnung des Universums,
die die Wellenlänge dieses Lichts ausdehnt, verschoben hat.
Der Grad der Rotverschiebung des Lichts gibt an, wie stark die dunkle Energie in verschiedenen Epochen sein muss.

„Euclid ist mehr als ein Weltraumteleskop, es ist wirklich ein Detektor für dunkle Energie“, sagte Laureijs über die 1,4 Milliarden Euro teure Mission.

Yannick Mellier vom Institut d’Astrophysique de Paris IAP Paris und Leiter des Euclid-Konsortiums ging in seiner Einschätzung,
was die Mission erreichen kann, sogar noch weiter.

„Es wird die kosmische Geschichte des Universums in den letzten 10 Milliarden Jahren rekonstruieren.
Im Prinzip sollte Euklid eine entscheidende Antwort auf die Natur der dunklen Energie geben“, sagte er.

Die 170 Millionen Gigabyte an Daten, die Euclid im Laufe seiner nominell sechsjährigen Mission sammeln wird,
werden uns nicht nur mehr über dunkle Materie und dunkle Energie verraten.
Es wird verwendet, um die zukünftige Geschichte des Universums zu extrapolieren.
Wird die dunkle Energie die Expansion des Weltraums fortsetzen, bis sie den Kosmos in einem „großen Riss“ auseinanderreißt?
Oder kann dunkle Energie schwächer werden, sodass die Schwerkraft in den Griff kommt und entweder den Status quo aufrechterhält
oder das Universum in einer „großen Krise“ zusammenbricht?
In Verbindung mit bodengestützten Untersuchungen, die beispielsweise vom Dark Energy Spectroscopic Instrument am Kitt Peak National Observatory
in Arizona durchgeführt werden, wird Euclid uns dabei helfen, herauszufinden, was das Schicksal für das Universum bereithält.