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© Esa/dpa

Am Samstag soll die Esa-Sonde „Euclid“ starten, um einige der größten Geheimnisse unseres Kosmos zu erforschen: die Dunkle Materie und die Dunkle Energie.

Cape Canaveral – Wenn wir uns das Weltall vorstellen, denken wohl die meisten an unser Sonnensystem, unsere Milchstraße und andere Galaxien, an ferne Sterne und Planeten. Doch das ist nur die helle Seite des Universums. Und diese macht lediglich einen Teil der Masse und Energie im Kosmos aus, genauer: einen ziemlich geringen Teil von weniger als fünf Prozent. Das dunkle Universum hingegen füllt mehr als 95 Prozent: mit unsichtbarer Dunkler Materie und exotischer Dunkler Energie. Das klingt so bedrohlich wie geheimnisvoll. Vor allem letzteres ist es auch: Das dunkle Universum birgt noch viele große Rätsel, die als Schlüsselfragen der Kosmologie gelten.

Sich einem besseren Verständnis nähern: Diesem Ziel dient die neue Mission „Euclid“ der europäischen Raumfahrtbehörde Esa. Sie soll am Samstag (1. Juli) mit einer Falcon9-Rakete des US-amerikanischen Unternehmens SpaceX vom Weltraumbahnhof Cape Canaveral in Florida aus auf den Weg gebracht werden.

Esa-Raumsonde „Euclid“ soll am Sonne-Erde-Lagrange-Punkt 2 arbeiten

Ursprünglich war das etwas anders geplant gewesen. Da die neue europäische Rakete Ariane 6 noch nicht startbereit ist, sollte „Euclid“ eigentlich mit einer von der Esa in der Vergangenheit häufig genutzten russischen Sojus-Rakete vom europäischen Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana ins All transportiert werden. Wegen der Sanktionen gegen Russland hat die russische Raumfahrtbehörde allerdings sämtliche Starts von Sojus-Raketen in Kourou gestoppt und sein dort stationiertes Personal abgezogen.

Bei „Euclid“ handelt es sich um eine Sonde, die ihre wissenschaftliche Arbeit am rund 1,5 Millionen Kilometer entfernten Sonne-Erde-Lagrange-Punkt 2 aufnehmen soll. Die Reise dorthin wird etwa einen Monat dauern, die gesamte Mission ist für sechs Jahre angelegt, mit der Möglichkeit einer Verlängerung. Kosten: rund 1,4 Milliarden Euro.

„Euclid“ soll eine 3-D-Karte des Universums erstellen

Herzstück der rund zwei Tonnen schweren, 4,7 Meter großen und 3,7 Meter breiten Sonde ist ein Teleskop, das empfindlich genug ist, um Licht zu sehen, das zehn Milliarden Jahre gebraucht hat, um uns zu erreichen. „Euclid“ soll unter anderem eine 3-D-Karte des Universums (mit der Zeit als dritter Dimension) erstellen, indem es Milliarden von Galaxien über mehr als ein Drittel des Himmels jenseits unserer Milchstraße beobachtet. Der Blick so tief ins All bedeutet zugleich einen Blick in eine unvorstellbar weit zurückliegende Vergangenheit: Denn je weiter ein Stern entfernt ist, desto länger hat es gedauert, bis sein Licht uns erreicht. Bei der Esa formuliert man es so: „Euclid“ werde „zehn Milliarden Jahre kosmische Geschichte sehen“ und „ein großes Archiv einzigartiger Daten aufbauen, das in seinem Umfang für eine weltraumgestützte Mission beispiellos ist“.

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Esa-Sonde „Euclid“ soll das dunkle Universum erkunden

Was hat das alles mit dem dunklen Universum zu tun? Und was ist das überhaupt? Menschen, Tiere, Pflanzen, Steine, alles, was man anfassen, fühlen, riechen kann, aber auch alle Sterne, Planeten, Monde und Asteroiden bestehen aus „normaler Materie“ – und diese wiederum aus den Elementarteilchen wie Quarks und Elektronen, die zusammen Atome bilden. Normale Materie zieht andere normale Materie über die Schwerkraft an. Das erklärt, warum ein Apfel Richtung Boden fällt, die Erde sich um die Sonne dreht und diese wiederum das Zentrum der Milchstraße umkreist.

Im Universum ist die Materie in einem gigantischen Strukturnetzwerk, einem „kosmischen Netz“, angeordnet. Dieses besteht aus Galaxienhaufen, die miteinander verbunden sind. Dazwischen liegen leere Regionen mit einem Durchmesser von Hunderten Millionen Lichtjahren. Man weiß mittlerweile, dass die normale Materie alleine nicht genügend Schwerkraft erzeugen kann, um die Galaxien im kosmischen Netz zusammenzuhalten.

Universum: Im Raum zwischen den Galaxien existiert unbekanntes Material

Tatsächlich konnten Forschende erkennen, dass im Raum zwischen den Galaxien unbekanntes Material existiert, weil dessen Anziehungskraft den Weg des Sternenlichts Richtung Erde beeinflusst. Und das ist die Dunkle Materie. Sie kann wie ein Vergrößerungsglas wirken, das Licht biegen und verzerren; ein Vorgang, der Gravitationslinseneffekt genannt wird. Trotz jahrzehntelanger Forschung weiß man bis heute aber nicht, woraus Dunkle Materie besteht. „Euclid“ soll mit detaillierten Beobachtungen Rückschlüsse auf ihre Verteilung im Kosmos zulassen und Gravitationslinseneffekte messen.

Nicht minder mysteriös als die Dunkle Materie ist die Dunkle Energie. Bereits in den 1990er Jahren hatten Messungen gezeigt, dass sich die Geschwindigkeit, mit der sich das Universum ausdehnt, beschleunigt – was eine unerwartete Erkenntnis war. Man wusste zwar, dass es sich seit dem Urknall kontinuierlich ausgedehnt hatte, war aber davon ausgegangen, dass dieser Prozess im Laufe der Zeit immer langsamer geworden ist, weil er durch die Schwerkraft der Materie im Kosmos gebremst wird.

Dass das Tempo im Gegenteil zunimmt, ließ sich durch nichts in der bekannten Physik erklären. In Anlehnung an die Dunkle Materie nannte man in der Wissenschaft fortan alles, was die Beschleunigung verursachte, Dunkle Energie. Auch von ihr wird angenommen, dass sie im Universum in gigantischen Mengen vorhanden ist. Sonst weiß man aber nur wenig. So ist bislang unbekannt, ob die Dunkle Energie stets konstant bleibt oder sich im Laufe der Zeit ändert. Hier gibt es enormen Forschungsbedarf – und „Euclid“ soll Licht ins Dunkel der Dunklen Energie bringen. (pam)