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DUO
soll dunkles Universum erforschen
Redaktion
astronews.com
20. November 2003
Die
amerikanische Weltraumbehörde NASA plant mit dem Dark Universe Observatory,
kurz DUO, der dunklen Energie auf die Spur zu kommen, die die Astronomen für die
beschleunigte Ausdehnung des Universums verantwortlich machen. Ein Kernstück des
Satelliten soll eine in München entwickelte neuartige Röntgenkamera sein.
Test des Röntgendetektors für ABRIXAS in der Panter-Testanlage
des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik. Für das
NASA "Dark Universe Observatory" (DUO) ist eine
Weiterentwicklung dieser Kamera vorgesehen. Foto:
Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik |
Die amerikanische Weltraumagentur NASA plant einen Satelliten zur Erforschung
der "Dunklen Energie", die für die erst vor wenigen Jahren entdeckte
beschleunigte Expansion des Universums verantwortlich gemacht wird. Kernstück
des Satelliten ist eine vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik
entwickelte neuartige Röntgenkamera in Kombination mit sieben Röntgenteleskopen
der Firma Carl Zeiss.
Die gemeinsam mit US-amerikanischen Forschungsinstituten unter Leitung von Prof.
Richard Griffiths von der Carnegie Mellon University vorgeschlagene
Mission "DUO" wurde jetzt mit vier anderen Satelliten-Vorschlägen von der NASA
aufgegriffen. In einer fünfmonatigen Studienphase soll nun geprüft werden, wie
DUO im Jahr 2007 in eine Erdumlaufbahn gebracht werden kann. Von dort aus soll
der auf zwei Jahre geplante Satellit von mehreren zehntausend Galaxienhaufen
Daten sammeln, mit deren Hilfe dann neue kosmologische Modelle getestet und die
Natur der Dunklen Materie aus der großräumigen Struktur der Galaxienhaufen
erschlossen werden sollen.
Die Natur der rätselhaften Dunklen Energie, die das Universum auseinander
treibt, ist eine der spannendsten Fragestellungen, der sich Astronomie und
Physik heute zu stellen haben. Ihre Beantwortung könnte eine fundamentale
Umwälzung der Physik erfordern. Ziel künftiger Experimente ist deshalb die
genaue Bestimmung des Anteils der Dunklen Energie am Universum und die Klärung
ihrer kosmischen Evolution. Angesichts der fundamentalen Bedeutung, die diesen
Fragen zukommt, müssen verschiedene Methoden - unabhängig voneinander -
angewandt werden, um wechselseitige Überprüfungen zu ermöglichen, systematische
Fehler zu reduzieren und die Gesamtgenauigkeit zu erhöhen. Die erst kürzlich
publizierten Ergebnisse des NASA-Satelliten "WMAP" (Wilkinson Microwave
Anisotropy Probe, astronews.com berichtete) grenzen - in Kombination mit
anderen Messungen der Expansion des Universums - die Menge an Dunkler Energie
bereits ein. Zu einem ähnlichen Ergebnis hatte bereits die Analyse von
Galaxienhaufen mit Hilfe des Röntgensatelliten ROSAT geführt.
Die systematische Röntgenbeobachtung von mehreren zehntausend Galaxienhaufen,
also etwa zwanzig Mal mehr als von ROSAT beobachtet wurden, sollen es
ermöglichen, die zeitlichen Veränderungen der "Dunklen Energie" noch genauer und
vollkommen unabhängig zu bestimmen. Die WMAP-Beobachtungen haben ihre
Informationen aus der Frühzeit des Universums vor 13,7 Milliarden Jahren bezogen
und diese mit der heutigen Struktur des Kosmos verglichen. Hingegen erlauben
Galaxienhaufen eine Diagnose von einem Zeitpunkt an, als das Universum noch
nicht einmal halb so alt war, bis heute, und Auskünfte darüber, wann und wo die
Effekte der "Dunklen Energie" am größten waren.
DUO setzt auf Synergien aus einem neuen Röntgendetektor, der am
Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik ursprünglich für ROSITA, dem
geplanten Nachfolger des im Jahr 1999 fehlgeschlagenen Röntgensatelliten "ABRIXAS"
entwickelt wurde und auf der Internationalen Raumstation ISS eingesetzt werden
soll. Mit DUO ergibt sich eine extrem kostengünstige Möglichkeit, diese
technologischen Innovationen zu nutzen und bei der Suche nach der Natur der
Dunklen Energie einzusetzen. Während einer Missionszeit von zwei Jahren soll DUO
zwei Himmelsdurchmusterungen durchführen: Die erste wird denselben
Himmelsbereich wie der optische Sloan Digital Sky Survey (SDSS) abdecken.
In dieser großflächigen Durchmusterung werden 6.000 Quadratgrad des Himmels und
damit etwa 8.000 Galaxienhaufen bis zu einer Entfernung von etwa 6 Milliarden
Lichtjahren erfasst.
Eine zweite tiefere Durchmusterung soll in einem Gebiet von 150 Quadratgrad nahe
dem galaktischen Südpol etwa 1.800 Galaxienhaufen bis zu Entfernungen von 8
Milliarden Lichtjahren entdecken. Die Durchmusterungsregion wird so gewählt,
dass sie mit den geplanten tieferen Durchmusterungen des
Mikrowellen-Hintergrunds überlappt, so dass durch die Kombination von Röntgen-
und Mikrowellendaten bessere Ergebnisse in beiden Frequenzbändern erzielt
werden. Diese Kombination würde auch Synergien mit anderen in Deutschland
durchgeführten Projekten, speziell aber mit dem vom Max-Planck-Institut für
Radioastronomie geleiteten APEX-Experiment, eröffnen.
Aus deutscher Sicht würde mit DUO ein großer Teil der Investitionen in ABRIXAS
wissenschaftlich amortisiert. Zusätzlich soll ein Industrieauftrag von der NASA
an die Firma Carl Zeiss zum Bau des Spiegelsystems ergehen. Das DUO-Team verfügt
über einen großen Erfahrungsschatz, der zusammen mit erprobter Hardware und
bereits weitgehend fertig gestellter Software sicherstellt, dass DUO seinem
wissenschaftlichen Anspruch gerecht wird, nämlich Licht zu bringen in das Dunkel
der kosmischen "Zwillinge" Materie und Energie, die das Verständnis unseres
Universums derzeit noch verwirren.
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