Euklid-Mission enthüllt verborgenes dunkles Universum in neuen Bildern

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Messier 78 ist eine Sternentstehungsstation, die in einen Schleier aus interstellarem Staub gehüllt ist und sich 1.300 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Mit seiner Infrarotkamera legte Euklid zum ersten Mal verborgene Regionen der Sternentstehung frei und kartierte komplexe Gas- und Staubfilamente in beispielloser Detailgenauigkeit. Bildnachweis: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, Bildverarbeitung von J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi; Standard-CC BY-SA 3.0 IGO- oder ESA-Lizenz

Euclid, eine ESA-Mission mit NASADie Unterstützung von , zielt darauf ab, den Himmel zu kartieren und dunkle Materie und dunkle Energie zu untersuchen. Seine neuen Bilder und Daten enthüllen wichtige wissenschaftliche Entdeckungen, darunter frei schwebende Planeten und Braune Zwerge, und verbessern unser Verständnis des Universums.

Die Euclid-Mission hat fünf neue Bilder veröffentlicht, die die Fähigkeit des Weltraumteleskops zeigen, zwei große kosmische Geheimnisse zu erforschen: dunkle Materie und dunkle Energie. Dunkle Materie ist eine unsichtbare Substanz, die im Universum fünfmal häufiger vorkommt als „normale“ Materie, deren Zusammensetzung jedoch unbekannt ist. „Dunkle Energie“ nennt man die unbekannte Quelle, die dafür sorgt, dass sich das Universum immer schneller ausdehnt. Die Euclid-Mission wird von der ESA (der Europäischen Weltraumorganisation) mit Beiträgen der NASA geleitet.

Kosmische Kartierung und Präzision

Bis 2030 wird Euclid eine kosmische Karte erstellen, die fast ein Drittel des Himmels abdeckt und dabei ein viel größeres Sichtfeld als die Weltraumteleskope Hubble und James Webb der NASA nutzt, die für die Untersuchung kleinerer Gebiete mit mehr Details konzipiert sind. Wissenschaftler werden dann in der Lage sein, das Vorhandensein dunkler Materie genauer als je zuvor zu kartieren. Sie können diese Karte auch verwenden, um zu untersuchen, wie sich die Stärke der dunklen Energie im Laufe der Zeit ändert.

Der Galaxienhaufen Abell 2764 (oben rechts), fotografiert vom Euclid-Teleskop der ESA, enthält Hunderte von Galaxien. Im Bereich außerhalb des Haufens befinden sich auch entfernte Galaxien, die so aussehen, als sei das Universum erst 700 Millionen Jahre alt. Bildnachweis: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, Bildverarbeitung von J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi; Standard-CC BY-SA 3.0 IGO- oder ESA-Lizenz

Die fünf neuen Bilder zeigen Ansichten unterschiedlicher Größe – einer Sternentstehungsregion in der Milchstraße Galaxie zu Clustern von Hunderten von Galaxien – und wurden kurz nach dem Start von Euclid im Juli 2023 im Rahmen seines Early Release Observations Program aufgenommen. Die Mission veröffentlichte letztes Jahr fünf Bilder aus diesem Programm als Vorschau auf das, was Euclid bieten würde, bevor Wissenschaftler die Daten analysierten.

Neue Bilder und Suchverfügbarkeit

Die neuen Bilder, zugehörige wissenschaftliche Artikel und Daten sind auf der Euclid-Website verfügbar. Eine aufgezeichnete ESA-Sendung zu diesen Ergebnissen ist auf ESA TV und YouTube verfügbar.

Missionsplaner für das kommende römische Weltraumteleskop Nancy Grace der NASA werden die Erkenntnisse von Euklid nutzen, um Romans ergänzende Arbeit zur Dunklen Energie zu untermauern. Wissenschaftler werden Roman mit seiner verbesserten Empfindlichkeit und Schärfe nutzen, um die Art der Wissenschaft, die Euklid ermöglicht, durch die Untersuchung schwächerer, weiter entfernter Galaxien zu erweitern.

Euklids Blick auf die Dorado-Galaxiengruppe zeigt Anzeichen von Galaxieninteraktion und -verschmelzung. Die Hüllen aus weißer und dunstiger gelber Materie sowie die gekrümmten „Schwänze“, die sich in den Weltraum erstrecken, liefern Hinweise auf die Gravitationswechselwirkung zwischen Galaxien. Bildnachweis: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, Bildverarbeitung von J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi; Standard-CC BY-SA 3.0 IGO- oder ESA-Lizenz

Gekrümmter Raum und Gravitationslinseneffekt

Insbesondere wird Euclid Wissenschaftlern dabei helfen, dunkle Materie zu untersuchen, indem es beobachtet, wie dieses mysteriöse Phänomen das Licht entfernter Galaxien verzerrt, wie in einem der neuen Bilder gezeigt wird, die einen Galaxienhaufen namens Abell 2390 zeigen. Die Masse des Galaxienhaufens, der dunkle Galaxien umfasst . Materie erzeugt Kurven im Raum. Licht von weiter entfernten Galaxien, die sich auf diesen Kurven bewegen, scheint sich zu krümmen oder zu krümmen, ähnlich wie Licht erscheint, wenn es durch das verzogene Glas eines alten Fensters fällt. Manchmal ist die Verzerrung so stark, dass Ringe, scharfe Bögen oder mehrere Bilder derselben Galaxie entstehen können – ein Phänomen, das als starke Gravitationslinse bezeichnet wird.

Wissenschaftler, die an der Erforschung der Auswirkungen dunkler Energie interessiert sind, werden in erster Linie nach einem subtileren Effekt suchen, dem sogenannten schwachen Gravitationslinseneffekt, der eine detaillierte rechnerische Analyse erfordert, um das Vorhandensein noch kleinerer Cluster dunkler Materie zu erkennen und aufzudecken. Durch die Kartierung dieser Dunklen Materie und die Verfolgung der Entwicklung dieser Cluster im Laufe der Zeit werden Wissenschaftler untersuchen, wie die nach außen gerichtete Beschleunigung der Dunklen Energie die Verteilung der Dunklen Materie verändert hat.

Euklidischer Galaxienhaufen Abell 2390

Mehr als 50.000 Galaxien sind auf diesem Bild von Abell 2390 zu sehen, einem Galaxienhaufen, der 2,7 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt liegt. Nahe der Bildmitte erscheinen einige Galaxien fleckig und gekrümmt, ein Effekt, der als starke Gravitationslinse bezeichnet wird und zur Erkennung dunkler Materie genutzt werden kann. Bildnachweis: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, Bildverarbeitung von J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi; Standard-CC BY-SA 3.0 IGO- oder ESA-Lizenz

Instrumente und Beobachtungsmöglichkeiten

„Da dunkle Energie ein relativ kleiner Effekt ist, brauchen wir größere Untersuchungen, um mehr Daten und eine bessere statistische Präzision zu erhalten“, sagte Mike Seiffert, NASA-Wissenschaftler für das Euclid-Projekt am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien. „Es ist nicht etwas, das es uns ermöglicht, in eine Galaxie hineinzuzoomen und sie im Detail zu studieren. Wir müssen einen viel größeren Bereich betrachten und dennoch in der Lage sein, diese subtilen Effekte zu erkennen. Um dies zu erreichen, brauchten wir ein spezialisiertes Weltraumteleskop wie Euclid.

Das Teleskop verwendet zwei Instrumente, die unterschiedliche Lichtwellenlängen erfassen: den Visible Light Imager (VIS) und das Near-Infrared Spectrometer and Photometer (NISP). Vordergrundgalaxien emittieren mehr Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich (jene, die das menschliche Auge wahrnehmen kann), während Hintergrundgalaxien im Infrarotwellenlängenbereich im Allgemeinen heller sind.

„Die Beobachtung eines Galaxienhaufens mit beiden Instrumenten ermöglicht es uns, Galaxien in größeren Entfernungen zu sehen, als wir es nur mit sichtbarem oder infrarotem Licht erreichen könnten“, sagte er JPLJason Rhodes, leitender Forscher des Euclid Dark Energy Science Team der NASA. „Und Euclid kann solche tiefen, breiten und hochauflösenden Bilder hunderte Male schneller erzeugen als andere Teleskope.“ »

Euklidgalaxie NGC 6744

Das große Sichtfeld von Euclid erfasst die gesamte Galaxie NGC 6744 und zeigt den Astronomen Schlüsselbereiche der Sternentstehung. Die Sternentstehung ist das wichtigste Mittel für das Wachstum und die Entwicklung von Galaxien. Diese Forschung ist daher von entscheidender Bedeutung, um zu verstehen, warum Galaxien so aussehen, wie sie aussehen. Bildnachweis: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, Bildverarbeitung von J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi; Standard-CC BY-SA 3.0 IGO- oder ESA-Lizenz

Entdeckungen jenseits der dunklen Energie

Während dunkle Materie und dunkle Energie das Herzstück von Euklid sind. Die Mission hat verschiedene andere astronomische Anwendungen. Mithilfe der großmaßstäblichen Himmelskarte von Euklid können beispielsweise lichtschwache Objekte entdeckt und Veränderungen in kosmischen Objekten beobachtet werden, beispielsweise die Helligkeitsänderung eines Sterns. Zu Euklids neuen wissenschaftlichen Ergebnissen gehört die Entdeckung schwebender Planeten (Planeten, die keine Sterne umkreisen), die aufgrund ihrer geringen Leuchtkraft schwer zu finden sind. Darüber hinaus enthüllen die Daten kürzlich entdeckte Braune Zwerge. Man geht davon aus, dass diese Objekte wie Sterne entstehen, aber nicht groß genug sind, um in ihrem Kern zu verschmelzen. Sie verdeutlichen die Unterschiede zwischen Sternen und Planeten.

„Die veröffentlichten Daten, Bilder und wissenschaftlichen Arbeiten markieren nun den Anfang der wissenschaftlichen Ergebnisse von Euclid und zeigen eine überraschend große wissenschaftliche Vielfalt über das Hauptziel der Mission hinaus“, sagte Seiffert. „Was wir bereits durch Euklids weitreichende Vision beobachten, hat zu Ergebnissen geführt, die einzelne Planeten, Merkmale unserer Galaxie, der Milchstraße und die Struktur des Universums im großen Maßstab untersuchen.“ Es ist sowohl aufregend als auch ein wenig überwältigend, mit all den Entwicklungen Schritt zu halten.

Euklids Beiträge und Unterstützung

Drei von der NASA unterstützte Wissenschaftsteams tragen zur Euclid-Mission bei. Neben der Entwicklung und Herstellung der Sensorchip-Elektronik für das Nahinfrarot-Spektrometer und Photometer (NISP) von Euclid leitete JPL auch den Kauf und die Lieferung der NISP-Detektoren. Diese Detektoren wurden zusammen mit der Sensorchip-Elektronik im Detector Characterization Laboratory der NASA im Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, getestet. Das Euclid Science Center der NASA am IPAC (ENSCI) am Caltech in Pasadena, Kalifornien, wird wissenschaftliche Daten archivieren und wissenschaftliche Forschung in den Vereinigten Staaten unterstützen. JPL ist eine Abteilung von Caltech.

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