Dunkle Materie und Dunkle Energie nehmen den größten Teil unseres Universums ein und haben seine Entwicklung und Struktur entscheidend geprägt. Die Dunkle Materie beeinflusst über ihre Schwerkraftwirkung das Verhalten und die Verteilung von Galaxien, die Dunkle Energie gilt als der Gegenspieler der Gravitation und als treibende Kraft hinter der anhaltenden Expansion des Kosmos. Beide zusammen sind entscheidende Komponenten unseres kosmologischen Weltbilds, dem sogenannten Lambda Cold Dark Matter Modell (ΛCDM). Nach diesem halten sich Ausdehnung und Gravitation so die Waage, dass die Energiedichte im Kosmos konstant bleibt. Kosmologisch gesprochen ist das Universum damit flach und bewegt sich auf dem schmalen Grat zwischen ewiger Ausdehnung und Kollaps. Allerdings gibt es zwischen dem kosmologischen Standardmodell und realen Messungen der dafür relevanten Werte einige Diskrepanzen. So ist die normale und Dunkle Materie im uns umgebenden All homogener verteilt, als sie es dem Modell zufolge sein dürften. Bei der kosmischen Expansion, ausgedrückt durch die Hubble-Konstante, gibt es dagegen große Diskrepanzen zwischen verschiedenen Messungen.
Euclid: Milliarden Galaxien als Messhilfen
Die Euclid-Mission der Europäischen Weltraumorganisation ESA soll nun dabei helfen, diese Diskrepanzen und offenen Fragen zu klären, und neue Informationen über die dunkle Seite unseres Universums sammeln. Das Weltraumteleskop soll am 1. Juli 2023 gegen 17:11 Uhr unserer Zeit vom Weltraumbahnhof Cape Canaveral ins All starten. Eine Falcon-9-Rakete von SpaceX wird das Teleskop auf Kurs zum Lagrangepunkt L2 bringen. Dieser liegt rund 1,5 Millionen Kilometer entfernt auf der der Sonne abgewandten Seite der Erde und bietet besonders gute, stabile Bedingungen für Teleskope. Auch das James-Webb-Weltraumteleskop ist dort stationiert. Geht alles gut, wird Euclid in rund vier Wochen am Lagrangepunkt ankommen. Für ihre Mission ist die Sonde mit einem 1,2-Meter-Teleskop und zwei wissenschaftlichen Instrumenten ausgestattet, dem VISible Instrument (VIS) und dem Near-Infrared Spectrometer and Photometer (NISP).
Ziel der Euclid-Mission ist es, die Expansionsrate und die Massenverteilung im Verlauf der kosmischen Entwicklung zu vermessen. „Euclid wird zehn Milliarden Jahre in die kosmische Vergangenheit zurückblicken und die Geometrie und das Wachstum des Universums untersuchen”, erklärt Alessandra Roy, Euclid-Projektleiterin vom Deutschen Institut für Luft- und Raumfahrt (DLR). Dafür durchmustert das Teleskop rund ein Drittel des sichtbaren Himmels und kartiert Milliarden Galaxien. Für die Bestimmung der Materieverteilung wird Euclid den schwachen Gravitationslinseneffekt nutzen. Er entsteht, wenn im Vordergrund einer fernen Galaxie eine große Masse präsent ist – beispielsweise durch eine Ansammlung Dunkler Materie. Ihre Schwerkraft verzerrt dann das Licht der Hintergrundgalaxie auf bestimmte Weise. Anhand dieser Verzerrungen lässt sich ermitteln, wie groß die Vordergrundmasse ist. Das Euclid-Teleskop wird diese Messungen mithilfe seines Visible Instruments (VIS) durchführen und so im Laufe der Zeit eine neue Karte der Materieverteilung erstellen.
