Gibt es dunkle Materie und dunkle Energie? Euclid und WFIRST

Künstlerische Darstellung des geplanten ESA-Weltraumteleskops Euclid.
Künstlerische Darstellung des geplanten ESA-Weltraumteleskops Euclid. Bildrechte: ESA/ATG-medialab

Die Kosmologie, also die Wissenschaft vom Universum, steht seit langem vor zwei Problemen. Einerseits zeigt die Beobachtung ferner Galaxien: Die Sterne am Rand bewegen sich schneller um das Zentrum, als es die von Newton und Einstein formulierten Gesetze der Schwerkraft vorhersagen. Andererseits dehnt sich auch das Universum deutlich schneller aus, als die physikalischen Theorien erklären können. Viele Forscher nehmen daher an, dass es jeweils eine Form der Materie und eine der Energie gibt, die bislang noch nie direkt beobachtet werden konnten. Sie sprechen daher von dunkler Materie und dunkler Energie.

Wie diese dunklen Faktoren im Universum genau wirken, wie sie zu seiner Beschleunigung und der Verteilung der Masse darin beitragen, darauf sollen die Missionen Euclid der ESA und WFIRST der NASA neue Antworten finden. Wie aktuell die meisten Teleskopmissionen im All, sollen beide Instrumente am Lagrange-Punkt L2 arbeiten. Der liegt auf einer Linie von der Sonne durch die Erde etwa 1,5 Millionen Kilometer hinter unserem Planeten, wo sich die Gravitationsfelder beider Körper aufheben.

Euclid soll 2022 mit einer Sojusrakete von Courou ins All starten und dann sechs Jahre lang das Universum vermessen. Das Teleskop soll dabei 10 Milliarden Jahre in der Zeit zurückschauen können und Galaxien und Sterne in der Frühzeit des Universums studieren. Die Kombination aus der Form einer Galaxie und ihrer Rotverschiebung soll neue Anhaltspunkte dazu liefern, wie die dunkle Energie zur Beschleunigung des Universums beiträgt und wie die dunkle Materie verteilt ist.

Künstlerische Darstellung des geplanten NASA-Weltraumteleskops WFIRST Wide Field Infrared Survey Telescope
So soll das geplante WFIRST Weltraumteleskop der NASA aussehen Bildrechte: NASA/Goddard Space Flight Center/Conceptual Image Lab

Eine ähnliche Mission verfolgt WFIRST, das Wide Field Infrared Survey Telescope der NASA. Es soll Mitte der 2020er Jahre starten und das Universum genauer vermessen. Seine Daten sollen Albert Einsteins Theorie der generellen Relativität überprüfbarer machen und die Krümmung der Raumzeit rekonstruieren. Außerdem hat WFIRST einen Koronografen an Bord. Der kann das Licht von Sternen ausblenden, um so das von Exoplaneten reflektierte Licht besser einzufangen.

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