Hauptaufgabe des Weltraumteleskops Euclid ist es, aufzuklären, wie die beiden “dunklen” Komponenten des Kosmos – Dunkle Materie und Dunkle Energie – unser Universum zu dem gemacht haben, was es heute ist. Während die Dunkle Materie über ihre Gravitationswirkung die Verteilung der Galaxien, Galaxienhaufen und anderer Großstrukturen im Kosmos beeinflusst, gilt die Dunkle Energie – wenn es sie denn gibt – als Gegenspieler der Gravitation. Diese mysteriöse, nicht nachgewiesenen Kraft soll die Expansion des Kosmos vorantreiben und für die beschleunigte Ausdehnung des Alls verantwortlich sein. Welcher Natur diese beiden “dunklen Zutaten” des Universums sind, ist jedoch noch völlig ungeklärt. Hinzu kommt, dass bisherige Kartierungen der Materieverteilung und Messungen der kosmischen Expansion einige mit gängigen Modellen schwer erklärbare Diskrepanzen ergeben haben.
Schnell und hochauflösend zugleich
“Euclid wird es Kosmologen erstmals ermöglichen, die beiden konkurrierenden dunklen Mysterien zusammen zu untersuchen”, sagt ESA-Wissenschaftsdirektorin Carole Mundell. Um bei der Lösung dieser kosmischen Rätsel zu helfen, soll das am 1. Juli 2023 gestartete Weltraumteleskop Euclid die Expansionsrate und die Massenverteilung im Kosmos über die letzten zehn Milliarden Jahren hinweg kartieren. Die Besonderheit von Euclid gegenüber anderen Teleskopen ist seine Fähigkeit, einen großen Himmelsausschnitt in nur einem Durchgang scharf und mit hoher Auflösung abzubilden. Dadurch ist dieses Teleskop besonders gut für die Kartierung des Kosmos geeignet. “Euclid wird am Ende seiner sechsjährigen Mission 14.000 Quadratgrad beobachtet haben – 35 Prozent des Gesamthimmels”, erklärt Maximilian Fabrizius vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) in Garching und an der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) in München. In Kombination mit Bilddaten von bodengebundenen Teleskopen soll so der größte und präziseste Multiwellenlängenkatalog der extragalaktischen Astronomie entstehen.
Für diese Aufgabe ist das Euclid-Teleskop mit zwei wissenschaftlichen Instrumenten ausgerüstet, dem Visible Instrument VIs und dem Nahinfrarot Spektrograf und Photometer NISP. Mit VIS wird Euclid den schwachen Gravitationslinseneffekt vermessen und für die Kartierung der Massenverteilung nutzen: Wenn im Vordergrund eine große Masse präsent ist – beispielsweise eine Ansammlung Dunkler Materie – verzerrt sie das Licht der Hintergrundgalaxien auf bestimmte Weise. Anhand dieser Verzerrungen lässt sich ermitteln, wie groß die Vordergrundmasse ist. Das NISP-Spektrometer kann dank seiner Sensitivität im Nahinfrarotbereich bis in den frühen Kosmos zurückschauen und dabei die Rotverschiebung und damit die genauen Entfernungen und Abstände der Galaxien messen. Das liefert Aufschluss über die Ausdehnung des Universums.
