Die Suche nach dunkler Materie: Das erste Bild des Euclid-Teleskops wird enthüllt!

Das europäische Euclid-Teleskop hat den Auftrag, nach dunkler Materie zu suchen und sie zu verstehen. Es wurde am 1. Juli gestartet, und diese Woche wurde das erste vorläufige Foto des Teleskops aufgenommen. Es wird im Oktober dieses Jahres voll einsatzfähig sein.

Die Aufgabe des Euclid-Teleskops ist es, dunkle Materie und dunkle Energie zu verstehen. — Die Aufgabe des Euclid-Teleskops besteht darin, Fragen zu dunkler Materie und dunkler Energie zu beantworten. Kredit: ESA

Eines der größten Rätsel der Astronomie ist die Suche nach dunkler Materie. Als dunkle Materie wird eine Art von Materie bezeichnet, die nur durch die Schwerkraft wechselwirkt. Sie wurde noch nie direkt beobachtet und wir haben nur ihre Auswirkungen auf die sichtbare Materie beobachtet.

Auch wenn es ein Geheimnis ist, macht die dunkle Materie mehr als 70 % der Materie im Universum aus. Wenn man die dunkle Energie als einen der Bestandteile betrachtet, macht die dunkle Materie fast 30 Prozent der Bestandteile des Universums aus. Aus diesem Grund ist die Suche nach einem besseren Verständnis der dunklen Materie so interessant.

Vor diesem Hintergrund haben die europäischen Länder über die Europäische Weltraumorganisation ESA das Euclid-Teleskop gestartet. Der Schwerpunkt des Teleskops liegt auf der Suche nach Antworten auf dunkle Materie und dunkle Energie, indem beobachtet wird, wie sich das Universum entwickelt hat.

Woher wissen wir, dass es dunkle Materie gibt?

Die dunkle Materie interagiert nur über die Gravitation. Wir beobachten diese Gravitationswechselwirkung, wenn wir die Kurve der Rotationsgeschwindigkeit im Verhältnis zur Entfernung in Galaxien analysieren. Dies ist eine der Möglichkeiten, wie wir den Effekt der dunklen Materie beobachten können.

Diagramm der beobachteten und der vorhergesagten Kurve für die Rotationsgeschwindigkeit einer Galaxie. Die beobachtete Kurve unterscheidet sich von der vorhergesagten durch eine Komponente, die als dunkle Materie bezeichnet wird. Kredit: R. Pogge

Da nur sichtbare Materie verwendet wird, war zu erwarten, dass die Kurve in Abhängigkeit von der Entfernung abnehmen würde. Wenn wir uns die Geschwindigkeitsdaten ansehen, sehen wir, dass die Geschwindigkeit konstant bleibt, was darauf hindeutet, dass es mehr Materie gibt, als wir sehen können.

Die Suche nach dunkler Materie

Mehrere Physiker, sowohl theoretisch als auch experimentell, haben Modelle für dunkle Materie vorgeschlagen. Die Hypothesen reichen von stellaren schwarzen Löchern bis zu braunen Zwergen. Derzeit ist jedoch die Idee der WIMPs (schwach wechselwirkende massive Teilchen) der Favorit unter den Physikern.

WIMPs würden nur schwach mit anderen Teilchen wechselwirken. Kandidaten für die Bildung von WIMPs wären eine Art Neutrino und Neutralinos.

Bisher wurde noch kein Teilchen beobachtet, das als dunkle Materie infrage kommt. Deshalb ist es von astrophysikalischem Interesse, Missionen zu starten, um zu verstehen, wie die dunkle Materie während der Entwicklung des Universums verteilt wurde.

Ist dunkle Materie das Gleiche wie dunkle Energie?

Die beiden größten Bestandteile des Universums haben ähnliche Namen: dunkle Materie und dunkle Energie. Trotz der Ähnlichkeit der Namen bedeuten die beiden nicht dasselbe und sind zunächst nicht miteinander verwandt.

Wie bereits erläutert, handelt es sich bei der dunklen Materie um eine Form von Materie, bei der wir nur die Gravitationswechselwirkung zwischen ihr und der sichtbaren Materie beobachten können.

Dunkle Energie hingegen wäre etwas, das das Universum in großem Maßstab beeinflusst. Wir beobachten sie als beschleunigte Expansion des Universums. Auch die dunkle Energie bleibt direkt unbeobachtet.

Euklid-Teleskop

Das Teleskop hat eine ungefähre Größe von 4,7 Metern Höhe und einen Durchmesser von 3,7 Metern. Es wird im sichtbaren und nahen Infrarotspektrum beobachten.

Mithilfe von Beobachtungen im infraroten und sichtbaren Bereich soll es möglich sein, zu verstehen, wie sich das Universum im Laufe seines Lebens entwickelt hat. Darüber hinaus wird es möglich sein, die Eigenschaften von Galaxien wie chemische Komponenten und Kinematik zu analysieren. Die Kinematik innerhalb der Galaxie ist wichtig, um die Verteilung der dunklen Materie zu verstehen.

Das erste Foto von Euklid

Euclid wird erst im Oktober dieses Jahres voll einsatzfähig sein, aber die ESA hat das erste Foto veröffentlicht, das während der Testphase aufgenommen wurde. Die Fotos wurden im sichtbaren und infraroten Bereich aufgenommen.

Infrarotbilder, aufgenommen mit dem Euclid-Teleskop — Vom Euclid-Teleskop aufgenommene Bilder im Infrarotbereich. Im größeren Bild sehen wir einen Zoom auf eine der Beobachtungen. Kredit: ESA.

Auffallend an den Fotos ist, dass man die Galaxien selbst beim Heranzoomen im Detail erkennen kann. Dies ist wichtig, um eine 3D-Karte des kosmischen Netzwerks des Universums zu erstellen und zu sehen, wie sich diese Karte im Laufe der Zeit entwickelt.

Mit dem Euclid-Teleskop aufgenommene Bilder im sichtbaren Bereich. — Vom Euclid-Teleskop aufgenommene Bilder im Sichtbaren. Im größeren Bild sehen wir einen Zoom auf eine der Beobachtungen. Kredit: ESA.

Die Idee ist, dass durch die Beobachtung, wie sich die 3D-Karte im Laufe der Zeit entwickelt, die Auswirkungen der dunklen Materie und der dunklen Energie innerhalb der sichtbaren Materie genauer untersucht werden können.