Weltraumteleskop Euclid wagt ersten Blick

Deutsche Forschungsinstitute freuen sich über erste Testbilder

Euclid, das neueste Weltraumteleskop der ESA mit starker deutscher Beteiligung, hat wenige Wochen nach dem Raketenstart die ersten Testbilder geliefert. Sie zeigen bereits eine hervorragende Bildqualität. Euclid verfügt über zwei Kameras: die VIS Kamera liefert hochaufgelöste Bilder im sichtbaren Licht, während die NISP Kamera infrarotes Licht misst und sowohl Bilder wie auch Spektren liefert. Mit den Daten von VIS und NISP erhoffen sich die sechs aus Deutschland beteiligten Institute des internationalen Euclid-Konsortiums in Zukunft Aufschluss über den Einfluss der Dunklen Materie und Dunklen Energie auf die Struktur des Universums und die ersten Objekte in der Frühphase des Universums.

Am 1. Juli gestartet, hat das Weltraumteleskop Euclid nun die ersten Testbilder geliefert - und die Reaktionen der Mitglieder des Euclid-Konsortiums sind überschwänglich. „Obwohl diese ersten Testaufnahmen noch nicht für wissenschaftliche Zwecke verwendbar sind, freue ich mich, dass das Teleskop und die beiden Instrumente jetzt im Weltall hervorragend funktionieren“, sagt Knud Jahnke vom Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg. Er ist einer der zwei Instrumentenwissenschaftler von Euclids Nah-Infrarot Spektrografen und Photometer (NISP).

Diese unbehandelten Rohbilder lieferten die beiden Kameras VIS und NISP. Im Vergleich zu kommerziellen Produkten sind sie ungleich komplexer. VIS setzt sich aus 36 einzelnen CCDs mit insgesamt 609 Megapixeln zusammen und produziert hochpräzise Bilder von Milliarden von Galaxien im sichtbaren Licht. Auf diese Weise bestimmen Astronominnen und Astronomen ihre Gestalt. Die ersten Bilder geben bereits einen Eindruck von der Fülle, die die Daten liefern werden.

NISPs Detektor besteht aus 16 Chips mit insgesamt 64 Megapixeln und arbeitet im nahen Infraroten bei Wellenlängen zwischen 1 und 2 Mikrometern. Zusätzlich dient NISP als Spektrograf, der das Licht der eingefangenen Objekte ähnlich wie einen Regenbogen aufspaltet und eine feinere Analyse ermöglicht. Diese Daten werden die Kartierung der dreidimensionalen Verteilung der Galaxien ermöglichen.

Somit befindet sich an Bord von Euclid die bislang größte Bildebene der Wissenschaftsgeschichte. Euclid wird schon nach wenigen Tagen mehr wissenschaftliche Bildinformation zur Erde gesendet haben, als dies das Weltraumteleskop Hubble in den über 33 Jahren seiner Arbeit bislang tat.

Das Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) in Garching und das Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg haben Schlüsselkomponenten zur Optik beigetragen. Die vier bis zu 18 Zentimeter großen und 2,5 Kilogramm schweren Linsen des NISP-Instrumentes bilden darüber hinaus das größte Objektiv, das je in den Weltraum gestartet wurde. Mit einer Genauigkeit der Justage von weniger als 1/10 des Durchmessers eines menschlichen Haares ist es zudem das am besten justierte Objektiv aller Weltraummissionen. Um die notwendigen Genauigkeiten zu erreichen, mussten völlig neue Methoden der Fertigung und Ausrichtung der Linsen erarbeitet werden.

Frank Grupp (MPE und Ludwig-Maximilians-Universität München), der optische Architekt von NISP und Verantwortliche für den Bau und die Justage der hauptsächlichen optischen Komponenten des Instruments räumt ein: „Als ich beim Start der Falcon 9-Rakete mit Euclid an Bord in fast 9 Kilometern Abstand zum Startplatz das Rumpeln der Triebwerke in Bauch und Brust spürte, musste ich doch an »meine« Linsen denken die nur gut 60 Meter von den Motoren entfernt weit größeren Vibrationen ausgesetzt waren. Obwohl wir alles sehr gut und mit ausreichend Sicherheit getestet haben, war ich doch froh, auf den ersten Bildern zu sehen, dass unsere Optik intakt ist und gemäß den Erwartungen hervorragend funktionieren wird.“

Dieser Erfolg war nur durch die Zusammenarbeit der exzellenten Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter im Euclid-Konsortium, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und den Partnern in der Industrie möglich. „Nach 16 Jahren Arbeit für Euclid können wir stolz sein, dass das Teleskop jetzt auch dank unserer Anstrengungen die Augen öffnet und ins Weltall blickt“, ergänzt Grupp.

Nun beginnt die Arbeit für die Ingenieurs- und Wissenschaftsteams, um die am Erdboden entwickelten Einstellungen an die reale Weltraumumgebung anzupassen und die Instrumente zu kalibrieren. Dadurch bekommt die umfangreiche Euclid-Datenverarbeitungssoftware die notwendigen Informationen, um optimierte Bilder der Instrumente VIS und NISP zu berechnen und der Wissenschaft ein Werkzeug für die Erforschung des dunklen Universums zur Verfügung zu stellen.

„Wir freuen uns sehr, dass die Phase der Inbetriebnahme von Euclid gut voranschreitet“, sagt Alessandra Roy, Euclid-Projektleiterin in der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR. „Die Sonde wird in Kürze ihre endgültige Position in 1,5 Millionen Kilometer Entfernung von der Erde erreichen und mit den wissenschaftlichen Beobachtungen beginnen. Dann wird Euclid Licht in die dunkle Seite des Universums bringen.“

Euclid wird zum ersten Mal vom Weltraum aus systematisch den Einfluss von Dunkler Materie und Dunkler Energie auf die Entwicklung und großräumige Struktur des Alls untersuchen. Diese weitgehend unbekannten und unsichtbaren Bestandteile des Universums machen zusammen einen Anteil von 95 Prozent des Kosmos aus. Während die Dunkle Materie die Gravitationswirkung zwischen und innerhalb von Galaxien bestimmt und zunächst für eine Abbremsung der Ausdehnung des Weltalls sorgte, ist die Dunkle Energie für die derzeitige beschleunigte Expansion des Universums verantwortlich.

Hintergrundinformationen

Euclid ist eine Weltraummission der Europäischen Weltraumagentur (ESA) mit Beiträgen der National Aeronautics and Space Administration (NASA). Im „Cosmic Vision“-Programm der ESA ist es die zweite M-Klasse-Mission.

VIS und NISP wurden von einem Konsortium aus Wissenschaftlern und Ingenieurinnen aus 17 Ländern entwickelt und gebaut, viele aus Europa, aber auch aus den USA, Kanada und Japan. Aus Deutschland beteiligen sich das Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg, das Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) in Garching, die Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) in München, die Universität Bonn (UB), die Ruhr-Universität Bochum (RUB) sowie die Deutsche Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn.

Die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR koordiniert die deutschen ESA-Beiträge und stellt darüber hinaus aus dem Nationalen Raumfahrtprogramm Fördermittel in Höhe von 60 Millionen Euro für die beteiligten deutschen Forschungsinstitute zur Verfügung.

Deutschland ist mit rund 21 Prozent der größte Beitragszahler im ESA-Wissenschaftsprogramm.