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| Galaxien: dunkle Materie und dunkle Energie |
Euclids erste Bilder: Der schillernde Rand der Finsternis
Heute enthüllt die ESA-Weltraummission Euclid ihre ersten Farbbilder des Kosmos. Noch nie zuvor war ein Teleskop in der Lage, solch rasiermesserscharfe astronomische Bilder über einen so grossen Fleck des Himmels zu erzeugen und so weit in das ferne Universum zu blicken. Diese fünf Bilder illustrieren das volle Potenzial von Euclid; sie zeigen, dass das Teleskop bereit ist, die bisher umfangreichste 3D-Karte des Universums zu erstellen, um einige seiner verborgenen Geheimnisse aufzudecken.
Euclid, unser Detektiv für das dunkle Universum, hat eine schwierige Aufgabe: zu untersuchen, wie dunkle Materie und dunkle Energie unser Universum so aussehen lassen, wie es heute aussieht. 95 % unseres Kosmos scheint aus diesen geheimnisvollen"dunklen" Einheiten gemacht zu sein. Aber wir verstehen nicht, was sie sind, weil ihre Anwesenheit nur sehr subtile Veränderungen im Aussehen und in den Bewegungen der Dinge verursacht, die wir sehen können.
Um den"dunklen" Einfluss auf das sichtbare Universum aufzudecken, wird Euclid in den nächsten sechs Jahren die Formen, Entfernungen und Bewegungen von Milliarden Galaxien bis auf 10 Milliarden Lichtjahre beobachten. Mit diesem Vorgehen wird Euclid die bisher grösste kosmische 3D-Karte erzeugen.
Was Euclids Blick auf den Kosmos besonders macht, ist seine Fähigkeit, in nur einer Sitzung ein bemerkenswert scharfes sichtbares und infrarotes Bild über einen riesigen Teil des Himmels zu erzeugen.
Die heute veröffentlichten Bilder zeigen diese besondere Kapazität: von hellen Sternen bis hin zu lichtschwachen Galaxien zeigen die Beobachtungen die Gänze dieser Himmelsobjekte, bleiben aber auch beim Zoomen auf weit entfernte Galaxien extrem scharf.
"Dunkle Materie zieht Galaxien zusammen und bewirkt, dass sie sich schneller drehen, als die sichtbare Materie allein erklären kann; dunkle Energie treibt die beschleunigte Expansion des Universums voran. Euclid wird es Kosmologen erstmals ermöglichen, diese konkurrierenden dunklen Rätsel gemeinsam zu erforschen", erklärt die ESA-Wissenschaftsdirektorin Professor Carole Mundell. "Euclid wird insgesamt einen Fortschritt in unserem Verständnis des Kosmos bringen, und diese exquisiten Euclid-Bilder zeigen, dass die Mission bereit ist, eines der grössten Rätsel der modernen Physik zu beantworten."
"Wir haben noch nie astronomische Bilder wie diese gesehen, die so viele Details enthielten. Sie sind noch schöner und scharfer, als wir uns erhofft hätten, und zeigen uns viele bisher unbekannte Merkmale in bekannten Bereichen des nahen Universums. Jetzt sind wir bereit, Milliarden von Galaxien zu beobachten und ihre Entwicklung im Laufe der kosmischen Zeit zu untersuchen", sagt René Laureijs, Euclid-Projektwissenschaftler der ESA.
"Unsere hohen Standards für dieses Teleskop haben sich ausgezahlt: Dass diese Bilder so detailliert sind, liegt an einem speziellen optischen Design, einer perfekten Fertigung und Montage von Teleskop und Instrumenten sowie einer äusserst genauen Ausrichtung und Temperaturregelung", ergänzt Giuseppe Racca, Euclid-Projektleiter der ESA.
"Ich möchte allen Beteiligten gratulieren und danken, die diese ehrgeizige Mission verwirklicht haben, die Ausdruck europäischer Exzellenz und internationaler Zusammenarbeit ist. Die ersten von Euclid aufgenommenen Bilder sind ehrfurchtgebietend und erinnern uns daran, warum es unerlässlich ist, dass wir in den Weltraum fliegen, um mehr über die Geheimnisse des Universums zu erfahren", sagt ESA-Generaldirektor Josef Aschbacher.
Neue Entdeckungen kommen bald
Euclids erster Blick auf den Kosmos ist nicht nur schön, sondern auch immens wertvoll für die wissenschaftliche Gemeinschaft.
Erstens zeigt sich, dass das Teleskop und die Instrumente von Euclid äusserst gut funktionieren und dass Astronomen mit Euclid die Verteilung der Materie im Universum und ihre Entwicklung auf grösstem Massstab untersuchen können. Die Kombination vieler Beobachtungen dieser Qualität, welche grosse Bereiche des Himmels abdecken, wird uns die dunklen und verborgenen Teile des Kosmos zeigen.
Zweitens enthält jedes einzelne Bild eine Fülle neuer Informationen über das nahe gelegene Universum ."In den kommenden Monaten werden Wissenschaftler des Euclid-Konsortiums diese Bilder analysieren und eine Reihe wissenschaftlicher Arbeiten in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlichen, zusammen mit Papieren über die wissenschaftlichen Ziele der Euclid-Mission und die Instrumentenleistung", ergänzt Yannick Mellier, Leiter des Euclid-Konsortiums.
Und schliesslich führen uns diese Bilder über das Reich der dunklen Materie und der dunklen Energie hinaus und zeigen auch, wie Euclid eine Fundgrube an Informationen über die Physik einzelner Sterne und Galaxien schaffen wird.
Vorbereitung auf Routinebeobachtungen
Euclid ist am 1. Juli 2023 um 17:12 Uhr MESZ mit einer SpaceX-Falcon-9-Rakete von der Weltraumstreitkraft-Station Cape Canaveral in Florida, USA, zum Lagrange-Punkt 2 der Sonne-Erde gestartet. In den Monaten nach dem Start befanden sich Wissenschaftler und Ingenieure in einer intensiven Phase der Erprobung und Kalibrierung der wissenschaftlichen Instrumente von Euclid. Das Team nimmt die letzte Feinabstimmung des Raumfahrzeugs vor Beginn der wissenschaftlichen Routinebeobachtungen Anfang 2024 vor.
Über sechs Jahre wird Euclid ein Drittel des Himmels mit bisher unerreichter Genauigkeit und Sensibilität vermessen. Im Laufe der Mission wird die Datenbasis von Euclid einmal jährlich freigegeben und steht der weltweiten wissenschaftlichen Gemeinschaft über das Astronomie-Wissenschaftsarchiv zur Verfügung, welches im Europäischen Weltraumastronomiezentrum der ESA in Spanien untergebracht ist.
Über Euclid
Euclid ist eine europäische Mission, die mit Beiträgen der NASA von der ESA gebaut und betrieben wird. Das Euclid-Konsortium - bestehend aus mehr als 2000 Wissenschaftlern aus 300 Instituten in 13 europäischen Ländern, den USA, Kanada und Japan - ist für die Bereitstellung der wissenschaftlichen Instrumente sowie die wissenschaftliche Datenanalyse verantwortlich. Die ESA wählte Thales Alenia Space als Hauptauftragnehmer für den Bau des Satelliten und seines Servicemoduls und Airbus Defence and Space für die Entwicklung des Nutzlastmoduls einschliesslich des Teleskops aus. Die NASA stellte die Detektoren des Nahinfrarot-Spektrometers und Photometers NISP zur Verfügung. Euclid ist eine Mission mittlerer Klasse im Kosmischen Visionsprogramm der ESA.
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| Quelle: Text ESA, 2. November 2023 |
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| Dunkle Materie |
| 95 Prozent der bisher gewonnenen Erkenntnissen der Kosmologie bilden so genannte Dunkle Energie und Dunkle Materie, deren physikalische Natur bislang völlig ungeklärt ist. Die Dunkle Energie erfüllt das Universum homogen und bewirkt, dass es beschleunigt expandiert. Die Dunkle Materie macht sich bei vielen astrophysikalischen Beobachtungen durch ihre Schwerkraftwirkung bemerkbar. Quelle: Karlsruhe Institute of Technology |
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| Gravitationswellen |
| Gravitationswellen sind eine wichtige Vorhersage von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie. Danach erzeugen beschleunigte Bewegungen grosser Massen Kräuselungen in der Raumzeit, die sich noch in grosser Entfernung als winzige Abstandsänderungen zwischen Objekten nachweisen lassen. Doch selbst Gravitationswellen, die von astrophysikalischen Quellen - wie Sternexplosionen oder verschmelzenden schwarzen Löchern - erzeugt werden, verändern die Länge einer einen Kilometer langen Messstrecke nur um den Tausendstel Durchmesser eines Protons (10-18 Meter). Erst jetzt haben die Detektoren die erforderliche Empfindlichkeit erreicht, um Gravitationswellen zu messen. Die Beobachtung des bislang dunklen "gravitativen Universums" läutet ein neues Zeitalter der Astronomie ein.
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| Quelle: Leibniz Universität Hannover |
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| Lagrange-Punkt 2 der Sonne-Erde |
| Der Lagrange-Punkt L2 des Systems Erde-Sonne ist der Ort, wo ein gravitativer Gleichgewichtszustand zwischen Erde und Sonne herrscht. L2 befindet sich rund 1,5 Millionen km von der Erde entfernt (etwa das Vierfache der Entfernung Erde-Mond) in der der Sonne entgegengesetzten Richtung. |
| Quelle: ESA |
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| Schwarzes Loch |
| Supermassereicher Raum im Zentrum einer Galaxie. |
| Um Schwarze Löcher herum bewegen sich Gaswolken. Wenn das Gas am schwarzen Loch vorbei fliegt, kehrt es seine Bewegungsrichtung um. |
| Die ersten superschweren Schwarzen Löcher sind kurz nach dem Urknall entstanden. Die superschweren Schwarzen Löcher haben sich vor 13 Milliarden Jahren durch die Kollision von Galaxien gebildet. |
| Riesige Galaxien und supermassive Schwarze Löcher entstehen schnell. Kleine Galaxien dagegen - wie z.B. unsere eigene Galaxie, die Milchstrasse, und ihr vergleichsweise kleines Schwarze Loch im Zentrum - sind langsamer entstanden. Dieses ist mit etwa 1 Million Sonnenmassen deutlich kleiner als die 1 Milliarde Sonnenmassen, welche die simulierten Schwarzen Löcher wiegen.
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| Zwerggalaxie |
| Extragalaktisches Sternensystem, welches in der Morphologie den normalen
Galaxien ähnlich ist, aber eine geringere absolute Helligkeit hat. |
| 1 Lichtjahr |
| Weg des Lichts, das sich während eines Erdjahres ausbreitet = ca. 365 Tage . 24 h . 3'600 sec . 300'000 km/sec = 9,461 . 1012 km = 9,461 Billionen km |
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