Um zu verstehen, wie das Universum entstand und wie es sich zu seiner heutigen Form entwickelt hat, sind zwei Dinge erforderlich. Kosmologische Computermodelle nutzen die Gesetze der Physik, um das heute erwartete Erscheinungsbild des Universums abzubilden, während Beobachtungen mit Teleskopen überprüfen, ob diese Modelle korrekt sind.
Das Euclid-Weltraumteleskop wird zum ersten Mal in der Lage sein, die Positionen von Milliarden Galaxien in drei Dimensionen zu messen und fast das gesamte von der Erde aus beobachtbare Universum abzudecken. Jetzt wurden die ersten wissenschaftlichen Bilder veröffentlicht.
Euclid, das neueste Weltraumteleskop der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), hat seine ersten Farbbilder aus dem Weltraum veröffentlicht. Diese Bilder resultieren aus der Kombination der Daten seiner beiden Instrumente: VIS (Visible Instrument) und NISP (Near-Infrared Spectrograph and Photometer), die zur Erfassung von sichtbarem und nahinfrarotem Licht mithilfe großflächiger Detektoren konzipiert sind. Euklids wichtigste Aufgabe besteht darin, eine möglichst detaillierte dreidimensionale Kartierung des Universums durchzuführen und so einige seiner dunklen Geheimnisse zu entschlüsseln.
Die deutschen Mitglieder des Euclid-Konsortiums, darunter die Max-Planck-Institute für Astronomie und extraterrestrische Physik, haben wichtige technische Komponenten des Teleskops entwickelt. Darüber hinaus erbringen sie logistische Dienstleistungen zur Bewältigung der immensen Datenströme und stellen die Qualität der veröffentlichten Daten sicher.
Frühere Weltraumteleskope wie Hubble oder James Webb wurden gebaut, um sehr kleine Bereiche des Himmels detailliert zu untersuchen. Euclid hingegen erweitert den Blick bei ebenso hoher Bildqualität: Dank seiner großen Optik, seiner empfindlichen Instrumente und seiner Position außerhalb der störenden Erdatmosphäre liefert es in relativ kurzer Beobachtungszeit Bilder von großen Himmelsausschnitten, die zudem bemerkenswert scharf sind und das schwache Licht entfernter Galaxien enthalten.
Mit den veröffentlichten Bildern demonstrieren Mitglieder des Euclid-Konsortiums anhand von fünf ausgewählten Objekten das volle Potenzial von Euclid. Jedes Bild deckt einen Bereich ab, der etwas größer ist als der Vollmond. Bis zum Ende der Mission werden etwa 40.000 solcher Bildausschnitte zusammengefügt sein und eine riesige Fläche von etwa 14.000 Quadratgrad am Himmel ergeben. Dies macht ein Drittel des gesamten Himmels aus, mit Ausnahme unserer eigenen Galaxie, der Milchstraße.
Die nun veröffentlichten Bilder zeigen eines sehr deutlich: Jedes Bild wird eine Fundgrube neuer Erkenntnisse über die Physik einzelner Sterne, der Milchstraße oder entfernter Galaxien sein.
„Das Teleskop wird enorme Datenmengen sammeln und mehr Objekte erkennen als bisher möglich“, sagt Maximilian Fabricius vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching bei München und der Ludwig-Maximilians-Universität München. Knud Jahnke, Instrumentenwissenschaftler am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, bestätigt: „Wir alle müssen uns an die Fülle an Informationen anpassen, die Euklid liefern wird.“
Ein Beispiel ist der Perseus-Galaxienhaufen. Diese Galaxienhaufen gehören zu den größten und massereichsten Strukturen im Universum. Ohne Netzwerke aus Dunkler Materie wären die hier abgebildeten Galaxien gleichmäßig über den Himmel verteilt. „Mit Euklids riesigem Sichtfeld und seiner außergewöhnlichen Empfindlichkeit können die Galaxien innerhalb des Perseus-Galaxienhaufens bis in ihre äußersten und lichtschwächsten Regionen vermessen werden“, erklärt Matthias Kluge, Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik und am Ludwig-Maximilians-Institut -Universität.
„Es gibt auch andere Galaxien im selben Bild, die nicht mit dem Perseus-Cluster verbunden sind. Je weiter man in das Universum blickt, desto ältere Galaxien findet man angesichts der endlichen Geschwindigkeit, mit der sich das Licht ausbreitet, und desto mehr Galaxien findet man.“ in verschiedenen Entwicklungsstadien. Diese Fülle an Informationen wird erheblich zum Verständnis der Forscher über die frühen Tage des Universums beitragen, die durch die zahlreichen Kollisionen und Verschmelzungen von Galaxien gekennzeichnet waren.“
Ungefähr 95 % unseres Universums scheinen aus mysteriösen „dunklen“ Elementen zu bestehen, die auch bei der Entstehung des Perseus-Galaxienhaufens eine Rolle spielen. Während dunkle Materie die Gravitationswirkung zwischen und innerhalb von Galaxien bestimmt und zunächst die Expansion des Universums verlangsamte, treibt dunkle Energie die derzeit beschleunigte Expansion des Kosmos voran. Die Natur der Dunklen Materie und der Dunklen Energie bleibt jedoch unklar.
Was Wissenschaftler wissen ist, dass diese Substanzen subtile Veränderungen im Aussehen und in den Bewegungen von Objekten verursachen, die durch Teleskope beobachtet werden können. Um den „dunklen“ Einfluss auf das sichtbare Universum zu erkennen, wird Euclid in den nächsten sechs Jahren die Formen, Entfernungen und Bewegungen von Milliarden von Galaxien in einer Entfernung von bis zu 10 Milliarden Lichtjahren beobachten.
Dabei werden die Spektralinformationen des NISP-Infrarotinstruments durch optische Spektren bodengestützter Teleskope ergänzt, die die Entfernungen und Bewegungen der von Euklid abgebildeten Galaxien sehr genau bestimmen und Euklids zweidimensionale Fotos in die umfassendste dreidimensionale Darstellung übersetzen Karte des jemals erschaffenen sichtbaren Universums.