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| Galaxien: dunkle Materie und dunkle Energie |
ESA Euclid: Erste wissenschaftliche Ergebnisse mit funkelnden kosmischen Ausblicken
Die ESA Weltraummission Euclid veröffentlicht fünf neue Ansichten des Universums. Die noch nie dagewesenen Bilder unterstreichen Euclids Fähigkeit, die Geheimnisse des Kosmos zu lüften und Wissenschaftlern die Jagd nach abtrünnigen Planeten, die Nutzung linsenförmiger Galaxien zur Erforschung mysteriöser Materie und die Ergründung der Entwicklung des Universums zu ermöglichen.
Die neuen Bilder sind Teil von Euclids Early Release Observations. Sie begleiten die ersten wissenschaftlichen Daten der Mission, die ebenfalls heute veröffentlicht wurden, sowie 10 bevorstehende wissenschaftliche Arbeiten. Diese Fundgrube tut sich auf weniger als ein Jahr nach dem Start des Weltraumteleskops und etwa sechs Monate nach der Veröffenlichung seiner ersten Farbbilder des Kosmos.
"Euclid ist eine einzigartige, bahnbrechende Mission, und dies sind die ersten Datensätze, die veröffentlicht werden - es ist ein wichtiger Meilenstein", sagt Valeria Pettorino, die Euclid-Projektwissenschaftlerin der ESA."Die Bilder und damit verbundenen wissenschaftlichen Erkenntnisse sind hinsichtlich der beobachteten Objekte und Entfernungen beeindruckend vielfältig. Sie umfassen eine Vielzahl wissenschaftlicher Anwendungen und repräsentieren lediglich 24 Stunden Beobachtungszeit. Sie geben nur einen Hinweis darauf, was Euclid tun kann. Wir freuen uns auf weitere sechs Jahre an Daten!"
Der vollständige Satz frühzeitiger Beobachtungen zielte auf 17 astronomische Objekte ab, von nahen Gas-und Staubwolken bis hin zu weit entfernten Galaxienhaufen, alles noch vor Euclids eigentlichen Durchmusterung. Diese soll die Geheimnisse des dunklen Kosmos lüften und aufdecken, wie und warum das Universum so aussieht, wie es heute ist.
"Dieses Weltraumteleskop will die grössten offenen Fragen der Kosmologie angehen", ergänzt Valeria."Und diese frühen Beobachtungen zeigen deutlich, dass Euclid der Aufgabe mehr als gewachsen ist."
Beispiellose Ergebnisse
Euclid wird die verborgenen netzartigen Grundlagen des Kosmos aufspüren, Milliarden Galaxien über mehr als ein Drittel des Himmels kartieren, erforschen, wie sich unser Universum im Laufe der kosmischen Geschichte gebildet und entwickelt hat, und die geheimnisvollsten seiner fundamentalen Bestandteile untersuchen: dunkle Energie und dunkle Materie.
Die von Euclid gewonnenen Bilder sind mindestens viermal schärfer als die, die wir von Teleskopen auf der Erdoberfläche aufnehmen können. Sie bedecken grosse Teile des Himmels in unübertroffener Tiefe und blicken mit sichtbarem und Infrarotem Licht weit in das ferne Universum.
"Es ist keine Übertreibung zu sagen, dass die Ergebnisse, die wir von Euclid sehen, beispiellos sind", sagt die ESA Wissenschaftsdirektorin Prof. Carole Mundell."Die ersten Bilder von Euclid, die im November veröffentlicht wurden, zeigten eindeutlich das enorme Potenzial des Teleskops zur Erforschung des dunklen Universums, und dieser zweite Satz ist nicht anders."
Das Schöne an Euclid ist, dass es grosse Regionen des Himmels sehr detailliert und tief abdeckt und eine breite Palette verschiedener Objekte in einem Bild erfassen kann - von schwach bis hell, von fern bis nahe, von den massereichsten Galaxienhaufen bis hin zu Kleinplaneten. Wir bekommen sowohl einen sehr detaillierten als auch einen sehr weiten Blick auf einmal. Diese erstaunliche Vielseitigkeit hat zu zahlreichen neuen wissenschaftlichen Ergebnissen geführt, die zusammen mit den Ergebnissen von Euclids Vermessung in den kommenden Jahren unser Verständnis des Universums erheblich verändern werden.
Die Bilder sind optisch atemberaubend, aber weit mehr als schöne Schnappschüsse; dank der neuartigen und einzigartigen Beobachtungskapazitäten von Euclid offenbaren sie neue physikalische Eigenschaften des Universums. Diese wissenschaftlichen Geheimnisse werden in einer Reihe von Begleitartikel der Euclid-Kollaboration, die morgen auf arXiv zur Verfügung gestellt werden (siehe Link unten), zusammen mit fünf wichtigen Referenzpublikationen zur Euclid-Mission, näher erläutert.
Die frühen Ergebnisse zeigen Euclids Fähigkeit, Sternentstehungsgebiete nach freifliegenden Planeten zu durchsuchen, die nur viermal so gross sind wie Jupiter, sowie die äusseren Regionen von Sternhaufen in bisher unerreichter Detailgenauigkeit zu untersuchen und verschiedene Sternpopulationen zu kartieren, um zu erforschen, wie sich Galaxien im Laufe der Zeit entwickelt haben. Sie zeigen, wie das Weltraumteleskop einzelne Sternhaufen in entfernten Gruppen und Galaxienhaufen aufspüren kann, eine reiche Ernte neuer Zwerggalaxien identifizieren kann, das Licht von Sternen sehen kann, die ihren Muttergalaxien entrissen wurden - und vieles mehr.
Euclid erstellte diesen frühen Katalog an nur einem einzigen Tag und entdeckte dabei über 11 Millionen Objekte im sichtbaren Licht und 5 Millionen weitere im Infrarot Bereich. Dieser Katalog hat zu bedeutenden neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen geführt.
"Euclid demonstriert europäische Spitzenleistungen an der Grenze des gegenwärtigen Stands der Wissenschaft und in modernster Technologie und zeigt die Bedeutung internationaler Zusammenarbeit", sagt ESA-Generaldirektor Josef Aschbacher."Die Mission ist das Ergebnis langjähriger harter Arbeit von Wissenschaftlern, Ingenieuren und der Industrie in ganz Europa und von Mitgliedern der wissenschaftlichen Euclid-Kollaboration auf der ganzen Welt, die alle von der ESA zusammengebracht wurden. Auf diese Leistung können sie stolz sein - die Ergebnisse sind keine Kleinigkeit für eine so ambitionierte Mission und solch komplexe Grundlagenforschung. Euclid steht ganz am Anfang seiner spannenden Reise zur Kartierung der Struktur des Universums.
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| Astronomische Bilder der «Euclid»-Mission |
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Galaxienhaufen Abell 2390
Euclids Bild des Galaxienhaufens Abell 2390 zeigt mehr als 50 000 Galaxien und eine wunderschöne Darstellung der Gravitationslinsenbildung, mit riesigen gekrümmten Bögen am Himmel - von denen einige tatsächlich mehrere Ansichten desselben entfernten Objekts sind. Euclid wird "Lensing" (bei dem das Licht, das von weit entfernten Galaxien zu uns kommt, durch die Schwerkraft gebogen und verzerrt wird) als Schlüsseltechnik zur Erforschung des dunklen Universums verwenden, um indirekt die Menge und Verteilung der Dunklen Materie sowohl in Galaxienhaufen als auch anderswo zu messen. Die Euclid-Wissenschaftler untersuchen auch, wie sich die Massen und die Anzahl der Galaxienhaufen am Himmel im Laufe der Zeit verändert haben, was mehr über die Geschichte und Entwicklung des Universums verrät.
Euclids Ansicht von Abell 2390 zeigt das Licht, das den Sternhaufen durchdringt, und von Sternen stammt, die von ihren Muttergalaxien weggerissen wurden und sich im intergalaktischen Raum befinden. Dieses "Intracluster-Licht zu betrachten, ist eine Spezialität von Euclid, und diese Sternwaisen könnten uns"sehen" lassen, wo Dunkle Materie liegt.
Sternengeburtsstätte Messier 78
Dieses atemberaubende Bild zeigt Messier 78, eine pulsierende Sternengeburtsstätte, die von interstellarem Staub umhüllt ist. Euclid blickte mit seiner Infrarot-Kamera tief in dieses Sternen-Kinderzimmer, entdeckte erstmals verborgene Regionen der Sternentstehung, kartierte seine komplexen Gas-und Staubfäden in bisher unerreichter Detailtiefe und entdeckte neu entstandene Sterne und Planeten. Euclids Instrumente können Objekte erkennen, die nur ein paar Mal so gross sind wie Jupiter, und seine Infrarot-Augen offenbaren allein in diesem Blickfeld über 300 000 neue Objekte. Wissenschaftler nutzen diesen Datensatz, um die Menge und das Verhältnis von Sternen und kleineren (substellaren) Objekten zu untersuchen, die hier gefunden werden - der Schlüssel zum Verständnis der Dynamik, wie sich Sternpopulationen im Laufe der Zeit bilden und verändern.(siehe auch: Pferdekopfnebel = Barnard 33 im Sternbild Orion)
Spiralgalaxie NGC 6744
Auf diesem Bild zeigt Euclid NGC 6744, einen galaktischen Archetyp, der derzeit die meisten Sterne im lokalen Universum bildet. Das grosse Sichtfeld von Euclid deckt die gesamte Galaxis ab und erfasst nicht nur Spiralstrukturen auf grösseren Skalen, sondern auch exquisite Details auf kleinen räumlichen Distanzen. Dazu gehören federartige Staubspuren, die als "Sporen" aus den Spiralarmen austreten, hier mit unglaublicher Deutlichkeit dargestellt. Wissenschaftler nutzen diesen Datensatz, um zu verstehen, wie Staub und Gas mit der Sternentstehung zusammenhängen; kartieren, wie sich verschiedene Sternpopulationen über Galaxien verteilen und wo sich derzeit Sterne bilden; und um die Physik hinter der Struktur von Spiralgalaxien zu enträtseln, die selbst nach Jahrzehnten wissenschaftlicher Arbeit noch immer nicht vollständig verstanden ist. (siehe auch: Spiralgalaxie IC 342)
Galaxienhaufen Abell 2764 (und ein heller Stern)
Diese Ansicht zeigt den Galaxienhaufen Abell 2764 (oben rechts), der Hunderte von Galaxien in einem riesigen Lichtkreis aus Dunkler Materie umfasst. Euclid erfasst viele Objekte in diesem Fleck des Himmels, darunter Hintergrundgalaxien, weiter entfernte Haufen und interagierende Galaxien, die Sternenströme und -schalen hinauswerfen. Diese vollständige Ansicht von Abell 2764 und seiner Umgebung, die dank des beeindruckend weiten Sichtfelds von Euclid gewonnen wurde, ermöglicht es den Wissenschaftlern, den Radius des Galaxienhaufens zu bestimmen und seine Randgebiete mit weit entfernten Galaxien noch im Bild zu sehen. Die Beobachtungen von Abell 2764 durch Euclid ermöglichen es den Wissenschaftlern auch, Galaxien im fernen kosmischen dunklen Zeitalter weiter zu erforschen, ähnlich wie bei Abell 2390.
Ebenfalls hier zu sehen ist ein sehr heller Vordergrundstern, der in unserer eigenen Galaxis liegt (V*BP-Phoenicis/ HD 1973, ein Stern in der südlichen Hemisphäre, der fast hell genug ist, um vom menschlichen Auge gesehen zu werden). Wenn wir einen Stern durch ein Teleskop betrachten, wird sein Licht aufgrund der Optik des Teleskops nach aussen in einen diffusen kreisförmigen Lichtkreis gestreut. Euclid wurde entwickelt, um diese Streuung so klein wie möglich zu halten. Dadurch verursacht der Stern wenig Störungen und ermöglicht es uns, lichtschwache weit entfernte Galaxien nahe der Sichtlinie einzufangen, ohne durch die Helligkeit des Sterns geblendet zu werden.
Dorado-Galaxis-Gruppe
Hier hat Euclid Galaxien eingefangen, die sich gerade in der Dorado-Galaxis-Gruppe entwickeln und verschmelzen, mit wunderschönen Gezeitenarmen und Schalen, die als Folge der aktiven Wechselwirkungen gesehen werden. Wissenschaftler nutzen diesen Datensatz, um zu untersuchen, wie sich Galaxien entwickeln, um unsere Modelle der kosmischen Geschichte zu verbessern und zu verstehen, wie sich Galaxien in Halos der Dunklen Materie bilden. Dieses Bild zeigt Euclids Vielseitigkeit: Hier ist eine breite Palette von Galaxien sichtbar, von sehr hell bis sehr schwach. Dank der einzigartigen Kombination aus grossem Blickfeld, bemerkenswerter Tiefe und hoher räumlicher Auflösung kann Euclid winzige (Sternhaufen), breitere (Galaxienkerne) und ausgedehnte (Gezeitenarme) Merkmale in einem Bild erfassen. Wissenschaftler suchen auch entfernte einzelne Sternhaufen, sogenannte Kugelsternhaufen, um ihrer galaktischen Geschichte und Dynamik auf die Spur zu kommen.
Über die Europäische Weltraumorganisation ESA
Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) ist das Tor Europas zum Weltraum.
Die ESA ist eine 1975 gegründete zwischenstaatliche Organisation, deren Aufgabe darin besteht, europäische Raumfahrtkapazitäten zu entwickeln und sicherzustellen, dass die Investitionen in die Raumfahrt den Bürger/innen in Europa und weltweit zugutekommen.
Die ESA hat 22 Mitgliedstaaten: Österreich, Belgien, Tschechische Republik, Dänemark, Estland, Finnland, Frankreich, Deutschland, Griechenland, Ungarn, Irland, Italien, Luxemburg, die Niederlande, Norwegen, Polen, Portugal, Rumänien, Spanien, Schweden,die Schweiz und das Vereinigte Königreich. Lettland, Litauen, die Slowakei und Slowenien sind assoziierte Mitglieder.
Die ESA hat eine formelle Zusammenarbeit mit vier Mitgliedstaaten der EU aufgebaut. Auch Kanada nimmt im Rahmen eines Kooperationsabkommens an bestimmten ESA-Programmen teil.
Dank der Koordinierung der Finanzressourcen und Kompetenzen ihrer Mitgliedstaaten kann die ESA Programme und Tätigkeiten durchführen, die weit über die Möglichkeiten eines einzelnen europäischen Landes hinausgehen. Des Weiteren arbeitet sie eng mit der EU bei der Verwirklichung der Programme Galileo und Copernicus und mit Eumetsat bei der Entwicklung von Meteorologiemissionen zusammen.
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| Quelle: Text ESA, 22. Mai 2024 |
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| Dunkle Materie |
| 95 Prozent der bisher gewonnenen Erkenntnissen der Kosmologie bilden so genannte Dunkle Energie und Dunkle Materie, deren physikalische Natur bislang völlig ungeklärt ist. Die Dunkle Energie erfüllt das Universum homogen und bewirkt, dass es beschleunigt expandiert. Die Dunkle Materie macht sich bei vielen astrophysikalischen Beobachtungen durch ihre Schwerkraftwirkung bemerkbar. Quelle: Karlsruhe Institute of Technology |
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| Gravitationswellen |
| Gravitationswellen sind eine wichtige Vorhersage von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie. Danach erzeugen beschleunigte Bewegungen grosser Massen Kräuselungen in der Raumzeit, die sich noch in grosser Entfernung als winzige Abstandsänderungen zwischen Objekten nachweisen lassen. Doch selbst Gravitationswellen, die von astrophysikalischen Quellen - wie Sternexplosionen oder verschmelzenden schwarzen Löchern - erzeugt werden, verändern die Länge einer einen Kilometer langen Messstrecke nur um den Tausendstel Durchmesser eines Protons (10-18 Meter). Erst jetzt haben die Detektoren die erforderliche Empfindlichkeit erreicht, um Gravitationswellen zu messen. Die Beobachtung des bislang dunklen "gravitativen Universums" läutet ein neues Zeitalter der Astronomie ein.
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| Quelle: Leibniz Universität Hannover |
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| Lagrange-Punkt 2 der Sonne-Erde |
| Der Lagrange-Punkt L2 des Systems Erde-Sonne ist der Ort, wo ein gravitativer Gleichgewichtszustand zwischen Erde und Sonne herrscht. L2 befindet sich rund 1,5 Millionen km von der Erde entfernt (etwa das Vierfache der Entfernung Erde-Mond) in der der Sonne entgegengesetzten Richtung. |
| Quelle: ESA |
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| Schwarzes Loch |
| Supermassereicher Raum im Zentrum einer Galaxie. |
| Um Schwarze Löcher herum bewegen sich Gaswolken. Wenn das Gas am schwarzen Loch vorbei fliegt, kehrt es seine Bewegungsrichtung um. |
| Die ersten superschweren Schwarzen Löcher sind kurz nach dem Urknall entstanden. Die superschweren Schwarzen Löcher haben sich vor 13 Milliarden Jahren durch die Kollision von Galaxien gebildet. |
| Riesige Galaxien und supermassive Schwarze Löcher entstehen schnell. Kleine Galaxien dagegen - wie z.B. unsere eigene Galaxie, die Milchstrasse, und ihr vergleichsweise kleines Schwarze Loch im Zentrum - sind langsamer entstanden. Dieses ist mit etwa 1 Million Sonnenmassen deutlich kleiner als die 1 Milliarde Sonnenmassen, welche die simulierten Schwarzen Löcher wiegen.
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| Zwerggalaxie |
| Extragalaktisches Sternensystem, welches in der Morphologie den normalen
Galaxien ähnlich ist, aber eine geringere absolute Helligkeit hat. |
| 1 Lichtjahr |
| Weg des Lichts, das sich während eines Erdjahres ausbreitet = ca. 365 Tage . 24 h . 3'600 sec . 300'000 km/sec = 9,461 . 1012 km = 9,461 Billionen km |
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