MAP – ein Name ist Programm! MAP steht für „Microwave Anisotropy Probe” und ist zugleich das englische Wort für „Karte” . Die 145 Millionen Dollar teure Raumsonde wird die beste Karte des frühen Universums erstellen, die es jemals gab. Danach fiebern die Kosmologen seit Jahren. Präzise Daten sind mehr denn je erforderlich, um die verschiedenen Weltmodelle zu testen und somit die Natur des Universums zu entschlüsseln: seine Geometrie, seine Ausdehnung, seine Zusammensetzung, die Entwicklungsgeschichte seiner Galaxien, seine Vergangenheit und seine Zukunft. „MAP wird die Kosmische Hintergrundstrahlung ganz exakt vermessen”, sagt Charles L. Bennett vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, der wissenschaftliche Leiter der Mission. „Diese Messungen sollen nicht mehr Gegenstand von Streitigkeiten über die Qualität der Daten sein.” Die Ingenieure und Forscher haben sich viele Tricks einfallen lassen, um mit dem zimmergroßen Satelliten optimale Resultate zu erzielen: Er wird den gesamten Himmel scannen und somit nicht auf mögliche lokale Abweichungen hereinfallen. MAP wird den Himmel viermal durchmustern, um die Qualität der Daten zu erhöhen. Die Messungen basieren auf dem erfolgreichen Differenz-Verfahren von COBE. Dieser 1989 gestartete Satellit hatte die Kosmische Hintergrundstrahlung erstmals aus einer Erdumlaufbahn vollständig kartiert, indem er die Temperaturen verschiedener Punkte am Himmel nicht absolut, sondern relativ zueinander bestimmte: Durch diese Vergleichsmessungen sind viel präzisere Angaben möglich als bei getrennten Messungen in jeweils nur einer Richtung. MAPs Empfindlichkeit wird dadurch so groß sein, daß sich noch Temperaturschwankungen von 20 Mikrokelvin (0,000020 Grad) pro 0,3 Quadratgrad unterscheiden lassen. „MAP entspricht 4000 Jahre COBE-Messungen”, freut sich COBE-Veteran Edward L. Wright von der University of Los Angeles, der auch an MAP beteiligt ist. Der neue Satellit wird extrem genaue, hochaufgelöste Messungen der Temperaturschwankungen in der Kosmischen Hintergrundstrahlung machen, und zwar von den größten Arealen bis auf Winkel kleiner als ein Grad. „Das wird die Unsicherheiten beseitigen, die uns bislang quälen, wenn wir die Messungen von COBE mit den neuen Ballonflügen vergleichen”, sagt Bennett. COBE hat den ganzen Himmel mit maximal sieben Grad Auflösung kartiert, während die Ballon-Teleskope zwar Meßgenauigkeiten wie MAP erreichen, aber nur kleine Himmelsausschnitte beobachten können. MAP wird sich von Störquellen möglichst fernhalten. Deshalb wird er die Erde nicht in einer nahen Umlaufbahn umkreisen wie COBE, sondern mit Hilfe von Raketenkraft und einem Schwungholen beim Mond zu einem stabilen Punkt in 1,5 Millionen Kilometer Entfernung fliegen – viermal weiter entfernt als der Mond. Dort, im sogenannten L2-Lagrangepunkt, ist die Sonde gleichsam fest auf der nach außen verlängerten Verbindungslinie Sonne–Erde fixiert und kann Sonne, Erde und Mond immer den Rücken – das heißt ihren fünf Meter großen Schutzschild – zuwenden, um die Messungen von irritierender Wärmestrahlung möglichst freizuhalten. Die Sonde wird in fünf verschiedenen Frequenzbereichen messen, von 22 bis 90 Gigahertz. Dadurch lassen sich Störquellen im Vordergrund, insbesondere in der Scheibe der Milchstraße, zuverlässig von dem eigentlichen Signal unterscheiden. MAP wird nicht nur die Intensität oder Temperatur der Kosmischen Hintergrundstrahlung messen, sondern auch deren Polarisation – also die Schwingungsebene der Mikrowellen. Daraus können Kosmologen wichtige Rückschlüsse auf die Evolution des Universums ziehen, beispielsweise auf ausgedehnte Magnetfelder in Urgalaxien und die Stärke der Gravitationswellen im frühen Universum. Bislang konnte eine Polarisation der Hintergrundstrahlung nicht gemessen werden. Weit mehr und viel genauere Daten ist aber nicht die einzige Maxime der MAP-Wissenschaftler. Viele völlig neue, unerwartete Entdeckungen in der Astronomie sind eine Folge besserer Technologien (bild der wissenschaft 11/1998, „Sternstunden – wie lange noch?”). Ein gutes Beispiel ist die Kosmische Hintergrundstrahlung selbst, die 1964 gänzlich unerwartet entdeckt wurde. „Vielleicht stellt sich heraus, daß unsere Vorstellungen von der Kosmologie sehr unvollständig sind”, sagt MAP-Wissenschaftler David Spergel von der Princeton University. „ Unsere Theorie des frühen Universums könnte dem Stadium der Atomtheorie vor Niels Bohr ähneln” – vor der physikalischen Revolution Mitte der zwanziger Jahre, die das Bild vom Reich der Atome völlig umkrempelte.
Der Begründer der Quantentheorie, Max Planck, ist Namenspate einer Mission der Europäischen Raumfahrtagentur (ESA), die noch ambitioniertere Ziele als MAP hat. Die Planck-Mission ist der Nachfolger zweier zunächst getrennt konzipierter, dann vereinigter Projekte namens COBRAS/SAMBA, die Mitte der neunziger Jahre als mittelgroße Mission im „Horizon 2000″-Programm der ESA vorgesehen waren. (Die Abkürzungen stehen für „Cosmic Background Radiation Anisotropy Satellite” und „Satellite for Measurement of Background Anisotropies”.) Planck wird die Kosmische Hintergrundstrahlung doppelt so genau und in einem wesentlich größeren Frequenzbereich vermessen als MAP. Geplant ist, Planck mit einer Ariane-5-Rakete im Jahr 2007 ins All zu schießen. Um Geld zu sparen, wird das Infrarot-Teleskop Herschel mit an Bord sein, früher FIRST genannt (Far InfraRed and Submillimetre Telescope), das die Helligkeiten und Spektren kosmischer Objekte messen soll. Planck und Herschel reisen – auf getrennten Wegen – wie MAP zum L2-Punkt.
Die nächsten zehn Jahre werden also die Ära der „ Präzisionskosmologie” prägen, die Michael S. Turner von der University of Chicago zufolge Ende der neunziger Jahre begonnen hat. MAP und Planck könnten das Verhältnis der Theoretiker und Beobachter unter den Kosmologen umkehren, denn die Zahl der Messungen wird die der Hypothesen bald signifikant übertreffen. Bislang war es oft umgekehrt.
Rüdiger Vaas
