Dunkle Materie und Dunkle Energie beeinflussen das Weltall maßgeblich. Doch allzu viel wissen Forscherinnen und Forscher nicht darüber. Ein neues Teleskop soll das nun ändern.
Die Dunkle Materie gehört zu den größten Rätseln der modernen Physik. Sie ist nicht sichtbar und wurde noch nie direkt beobachtet. Allerdings wissen die Forscher, dass sie da ist. Denn sie macht sich über ihre Schwerkraft bemerkbar.
Ohne die zusätzliche Schwerkraft der Dunklen Materie würden beispielsweise viele Galaxien durch die Fliehkraft auseinander gerissen werden, da sie sich viel zu schnell drehen.
Warum ist die Dunkle Materie das größte Rätsel der Physik?
Einen extrem großen Anteil am Universum haben zwei Phänomene, über die man bislang so gut wie nichts weiß: Dunkle Materie und Dunkle Energie. „Die Kosmologie ist in einer Situation, die als Blamage bezeichnet werden könnte“, sagt Giuseppe Racca von der Europäischen Raumfahrtbehörde Esa. Er ist Programmmanager für „Euclid“.
Mit diesem fliegenden Teleskop will die Esa versuchen, mehr über diese Faktoren zu erfahren, die unser Universum grundlegend beeinflussen. Am 1. Juli soll „Euclid“ von Cape Canaveral in den USA ins All starten. Das Teleskop startet mit einer Falcon 9 des US-Unternehmens SpaceX in den Weltraum.
„Das Unsichtbare sichtbar machen“ fasst der französische Astrophysiker David Elbaz den Kern der Mission zusammen.
Was bezweckt die „Euclid“-Mission?
Die „Euclid“-Sonde ist etwa 4,7 Meter groß, 3,5 Meter breit und wiegt knapp unter zwei Tonnen. Ihr hochauflösendes Teleskop ist mit einer Kamera für den sichtbaren Wellenlängenbereich und einer für den Nah-Infrarotbereich ausgestattet und soll Milliarden von Galaxien beobachten.
Auf ihrer Mission wirft die Sonde dabei einen Blick in die Vergangenheit des Universums und erforscht dessen Entwicklung innerhalb der letzten zehn Milliarden Jahre. Ziel ist es auch, eine 3D-Karte zu erstellen, in der Zeit die dritte Dimension ist.
Mit der Mission, so hoffen Forscherinnen und Forscher, soll sichtbar werden, wie das Universum sich ausgedehnt hat und wie einzelne Strukturen sich geformt haben. Daraus wollen sie Schlüsse auf Dunkle Materie und Dunkle Energie ziehen.
Wie lange dauert die „Euclid“-Mission?
Die 1,4 Milliarden Euro teure Mission ist vorerst auf sechs Jahre angesetzt. Die Sonde soll rund 1,5 Millionen Kilometer weit ins All fliegen, der Weg dorthin wird etwa einen Monat dauern.
Nach einigen Tests soll die Mission dann im Herbst erste Bilder liefern. Programmmanager Racca rechnet bereits im ersten Jahr der Mission mit mehr Daten zur extragalaktischen Astronomie als es bisher von allen anderen Beobachtungen gibt.
Was umfasst die Dunkle Materie?
Alle Sterne in unserer Galaxie, der Milchstraße, zusammengenommen machen nur nur etwa 15 Prozent der (sichtbaren) Masse aus. Der Rest – rund 85 Prozent – ist Dunkle Materie.
Mit Blick auf die Raumsonden-Mission werde sehr spannend sein zu sehen, was das Universum „über die Dunkle Materie enthüllen wird und ob seine Daten uns einen Blick in die Zeit vor dem Urknall gewähren“, erklärt der finnische Astrophysiker Tommi Tenkanen von der Johns Hopkins University in Baltimore (US-Bundesstaat Maryland).
Im Universum, ergänzt Astrophysiker Elbaz, gibt es mehr Schwerkraft, als auf Grundlage der sichtbaren Teile angenommen würde. „Die Sonne dreht sich mit einer so hohen Geschwindigkeit um das Zentrum der Milchstraße, dass sie aus der Galaxie ausbrechen sollte. Und wenn sie nicht ausbricht, heißt das, dass sie von einer anderen Masse, die wir nicht sehen, angezogen wird.“ Das sei die dunkle Materie. Dunkle Energie hingegen beschreibe eine Art Anti-Schwerkraft, durch die Galaxien sich abzustoßen scheinen.
Was meint die Big-Bang-Theorie?
Der Big-Bang-Theorie zufolge ist unser Universum vor knapp 14 Milliarden Jahren aus einem extrem heißen und dichten Zustand hervorgegangen – dem Urknall. „Diese Hypothese geht davon aus, dass die gesamte Materie im Kosmos in ferner Vergangenheit in einem einzigen Big Bang entstanden ist“, erklärte der Astronom und Mathematiker Fred Hoyle (1915-2001).
Der Samen des Universums war dabei viel kleiner als ein Atom und enthielt alle Materie und Energie, die sich heute über viele Milliarden Lichtjahre verteilen. Aus diesem Stoff ist alles entstanden: Sonne und Sterne, Materie und Strahlung – und das Leben. Einfach alles.
Irgendwann – den Grund kennen die Physiker nicht – fing dieser winzige, jenseits aller Vorstellungskraft dicht gepackte und unvorstellbar heiße Raum schlagartig an sich zum Universum auszudehnen. Und das tut er bis heute.
Wie wurde das Big-Bang-Ereignis entdeckt?
Es war ein katholischer Priester, der als erster den Urknall des Universums hörte und so den Big Bang entdeckte: der belgische Jesuitenpater und Astrophysiker Georges Lemaitre (1894-1966). Im Jahr 1927, und damit zwei Jahre vor dem US-Astronomen Edwin Hubble (1889-1953), dem die Urknall-Theorie heute zugeschrieben wird, veröffentlichte Lemaitre seine Studie über die Expansion des Universums.
Ausgehend von Albert Einsteins (1879-1955) Allgemeiner Relativitätstheorie und der Theorie eines dynamischen Universums des russischen Mathematikers Alexander Alexandrowitsch Friedmann (1888-1925), kam er zu der Erkenntnis, dass das Universum nach seiner Entstehung vor rund 14 Milliarden ständig im Raum expandiert.