Euclids kosmischer Atlas

Am 15. Okto­ber 2024 ent­hüllt die Welt­raum­mis­si­on Euclid der ESA das ers­te Stück ihrer gewal­ti­gen Kar­te des Uni­ver­sums, auf der Mil­lio­nen von Ster­nen und Gala­xien zu sehen sind. Der auf­ge­nom­me­ne Strei­fen quer über den Him­mel zeigt die atem­be­rau­ben­de Daten­qua­li­tät auf allen Ebe­nen, von Pan­ora­ma­an­sich­ten des Uni­ver­sums bis zu den Details der Struk­tu­ren inner­halb ein­zel­ner Gala­xien. Meh­re­re deut­sche For­schungs­in­sti­tu­te neh­men an die­ser bahn­bre­chen­den Mis­si­on teil. Die Betei­lig­ten aus Wis­sen­schaft und Tech­nik sind begeis­tert von die­sen Ergebnissen.

Der ers­te Teil der end­gül­ti­gen Kar­te, ein rie­si­ges Mosa­ik aus 208 Giga­pi­xeln, wird heu­te auf dem Inter­na­tio­na­len Astro­nau­ti­schen Kon­gress in Mai­land, Ita­li­en, von ESA-Gene­ral­di­rek­tor Josef Asch­ba­cher und der wis­sen­schaft­li­chen Direk­to­rin Caro­le Mun­dell vor­ge­stellt. Das Mosa­ik ent­hält 260 Beob­ach­tun­gen, die zwi­schen dem 25. März und dem 8. April 2024 gemacht wur­den. In nur zwei Wochen hat Euclid 132 Qua­drat­grad des süd­li­chen Him­mels in makel­lo­ser Detail­treue erfasst, mehr als das 500-fache der Flä­che des Vollmonds.

„Euclid hat sein schar­fes Auge auf den Him­mel gerich­tet und arbei­tet sein Beob­ach­tungs­pro­gramm ab. Die Pro­jekt­be­tei­lig­ten freu­en sich, die Früch­te von 15 Jah­ren Vor­be­rei­tung ern­ten zu kön­nen“, sagt der Phy­si­ker Frank Grupp von der Lud­wig-Maxi­mi­li­ans-Uni­ver­si­tät (LMU) in Mün­chen und dem Max-Planck-Insti­tut für extra­ter­res­tri­sche Phy­sik (MPE) in Gar­ching. Er ist der deut­sche Projektleiter.

Die­ses Mosa­ik macht 1 % der umfas­sen­den Him­mels­durch­mus­te­rung aus, die Euclid über einen Zeit­raum von sechs Jah­ren durch­füh­ren wird. Wäh­rend die­ser Ver­mes­sung beob­ach­tet das Tele­skop die For­men, Ent­fer­nun­gen und Bewe­gun­gen von Mil­li­ar­den von Gala­xien in bis zu 10 Mil­li­ar­den Licht­jah­ren Ent­fer­nung. Auf die­se Wei­se wird die größ­te kos­mi­sche 3D-Kar­te erstellt, die je ange­fer­tigt wur­de. Die­ses ers­te Stück der Kar­te ent­hält bereits etwa 14 Mil­lio­nen Gala­xien, die zur Unter­su­chung des ver­bor­ge­nen Ein­flus­ses von dunk­ler Mate­rie und dunk­ler Ener­gie auf das Uni­ver­sum ver­wen­det wer­den könn­ten. Außer­dem ent­hält sie meh­re­re zehn Mil­lio­nen Ster­ne in unse­rer eige­nen Milchstraße.

Die­se Gra­fik gibt einen Über­blick über das Mosa­ik und die Bild­ver­grö­ße­run­gen, die von der ESA-Mis­si­on Euclid am 15. Okto­ber 2024 ver­öf­fent­licht wur­den. Oben links ist eine Kar­te des gesam­ten Him­mels (41 000 Qua­drat­grad) zu sehen, auf der die Posi­ti­on des Euclid-Mosa­iks am Süd­him­mel gelb her­vor­ge­ho­ben ist. Das Mosa­ik ent­hält 260 Beob­ach­tun­gen, die zwi­schen dem 25. März und dem 8. April 2024 gemacht wur­den. In nur zwei Wochen deck­te Euclid 132 Qua­drat­grad des Süd­him­mels ab. Das ist mehr als 500 Mal die Flä­che des Voll­monds von der Erde aus gese­hen. Oben rechts ist Euclids Bild­feld mit der Flä­che des Voll­monds ver­gli­chen. Das Mosa­ik zeigt die Lage der ver­schie­de­nen ver­grö­ßer­ten Bil­der. Über den Ein­zel­bil­dern ist der Zoom­fak­tor ange­ge­ben (3- bis 600-fache Ver­grö­ße­rung im Ver­gleich zum ursprüng­li­chen Mosaik).

„Die­ses atem­be­rau­ben­de Bild ist der ers­te Teil einer Kar­te, die in sechs Jah­ren mehr als ein Drit­tel des Him­mels abde­cken wird. Zwar han­delt es sich nur um 1 % der Kar­te, und doch ist sie vol­ler ver­schie­de­ner Quel­len, die Wis­sen­schaft­le­rin­nen und Wis­sen­schaft­lern hel­fen wer­den, neue Wege zur Beschrei­bung des Uni­ver­sums zu fin­den“, sagt Vale­ria Pet­to­ri­no, Euclid-Pro­jekt­wis­sen­schaft­le­rin bei der ESA.

Die emp­find­li­chen Kame­ras in der Raum­son­de haben eine unglaub­li­che Anzahl von Objek­ten in allen Ein­zel­hei­ten erfasst. Wenn wir sehr tief in das Mosa­ik hin­ein­zoo­men, kön­nen wir immer noch deut­lich die ver­zweig­te Struk­tur einer Spi­ral­ga­la­xie erken­nen. Eine Beson­der­heit, die im Mosa­ik sicht­bar ist, sind die schwa­chen Wol­ken zwi­schen den Ster­nen in unse­rer Gala­xie; sie erschei­nen in hel­lem Blau vor dem schwar­zen Hin­ter­grund des Welt­raums. Dabei han­delt es sich um eine Mischung aus Gas und Staub, die auch als „galak­ti­scher Zir­rus“ bezeich­net wird, weil sie wie Zir­rus­wol­ken aus­sieht. Euclid kann die­se Wol­ken mit sei­ner hoch­emp­find­li­chen Kame­ra für sicht­ba­res Licht sehen, weil sie das opti­sche Licht der Milch­stra­ße reflek­tie­ren. Die Wol­ken leuch­ten auch im fer­nen Infra­rot­licht, wie die Planck-Mis­si­on der ESA nach­ge­wie­sen hat.

Das heu­te ver­öf­fent­lich­te Mosa­ik ist ein Vor­ge­schmack auf das, was die Euclid-Mis­si­on noch brin­gen wird. Seit die Mis­si­on im Febru­ar mit ihren rou­ti­ne­mä­ßi­gen wis­sen­schaft­li­chen Beob­ach­tun­gen begon­nen hat, sind 12 % der Unter­su­chung abge­schlos­sen. Die dar­aus resul­tie­ren­den Bil­der geben bereits einen Ein­blick in die Her­aus­for­de­run­gen für die Infra­struk­tur der Daten­er­fas­sung und ‑ver­ar­bei­tung. Noch nie hat eine astro­no­mi­sche Welt­raum­mis­si­on in so kur­zer Zeit so vie­le Daten gelie­fert – täg­lich wer­den etwa 100 GB an Bil­dern und Spek­tren zur Erde gesen­det. Eine zen­tra­le Her­aus­for­de­rung des Pro­jekts ist die täg­li­che Ver­ar­bei­tung die­ser Daten.

Zu die­sem Zweck hat das Euclid-Kon­sor­ti­um ein euro­päi­sches Netz­werk von neun Daten­zen­tren auf­ge­baut, dar­un­ter das Deut­sche Wis­sen­schafts­da­ten­zen­trum (SDC-DE), das 7.000 Pro­zes­so­ren umfasst und 10 % der Daten ver­ar­bei­ten wird. Ein Team aus sechs Wis­sen­schaft­lern und IT-Spe­zia­lis­ten ent­wi­ckelt Algo­rith­men und betreut die Hardware.

„Die sich stän­dig ändern­de Soft- und Hard­ware stellt unser Team vor gro­ße Her­aus­for­de­run­gen, um die ter­min­ge­rech­te Ver­ar­bei­tung sicher­zu­stel­len“, sagt Maxi­mi­li­an Fabri­ci­us (LMU und MPE), Lei­ter des SDC-DE. „Wir sind jedoch stolz, wie gut nun doch alles zusam­men­spielt und dass wir uns auf der Ziel­ge­ra­den zur Pro­zes­sie­rung für den ers­ten öffent­li­chen Daten­re­lease befinden.“

Die Ver­öf­fent­li­chung von 53 Qua­drat­grad der Ver­mes­sung, ein­schließ­lich einer Vor­schau auf die Euclid Deep Field-Gebie­te, ist für März 2025 geplant. Die kos­mo­lo­gi­schen Daten des ers­ten Mis­si­ons­jah­res wer­den 2026 für die All­ge­mein­heit freigegeben.

Über Euclid

Euclid wur­de im Juli 2023 gestar­tet und begann am 14. Febru­ar 2024 mit sei­nen rou­ti­ne­mä­ßi­gen wis­sen­schaft­li­chen Beob­ach­tun­gen. Im Novem­ber 2023 und Mai 2024 erhielt die Welt ers­te Ein­bli­cke in die Qua­li­tät der Bil­der von Euclid.

Euclid ist eine euro­päi­sche Mis­si­on, die von der ESA mit Unter­stüt­zung der NASA gebaut und betrie­ben wird. Das Euclid-Kon­sor­ti­um, dem mehr als 2000 Wis­sen­schaft­ler aus 300 Insti­tu­ten in 15 euro­päi­schen Län­dern, sowie den USA, Kana­da und Japan ange­hö­ren, ist für die Bereit­stel­lung der wis­sen­schaft­li­chen Instru­men­te, wie die VIS- und NISP-Kame­ras, und die wis­sen­schaft­li­che Daten­ana­ly­se ver­ant­wort­lich. Die ESA wähl­te Tha­les Ale­nia Space als Haupt­auf­trag­neh­mer für den Bau des Satel­li­ten und sei­nes Ser­vice­mo­duls aus. Air­bus Defence and Space wur­de mit der Ent­wick­lung des Nutz­last­mo­duls, ein­schließ­lich des Tele­skops, beauf­tragt. Die NASA stell­te die Detek­to­ren des Nahin­fra­rot-Spek­tro­me­ters und ‑Pho­to­me­ters NISP zur Ver­fü­gung. Euclid ist eine M‑Klassemission im Rah­men des Cos­mic Visi­on Pro­gram­me der ESA.

Von deut­scher Sei­te sind das Max-Planck-Insti­tut für Astro­no­mie in Hei­del­berg, das Max-Planck-Insti­tut für extra­ter­res­tri­sche Phy­sik in Gar­ching, die Lud­wig-Maxi­mi­li­ans-Uni­ver­si­tät Mün­chen, die Uni­ver­si­tät Bonn, die Ruhr-Uni­ver­si­tät Bochum, die Uni­ver­si­tät Bie­le­feld und die Deut­sche Raum­fahrt­agen­tur im Deut­schen Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR) in Bonn am Euclid-Pro­jekt betei­ligt. Die Deut­sche Raum­fahrt­agen­tur im DLR koor­di­niert die deut­schen ESA-Bei­trä­ge und stellt für die betei­lig­ten deut­schen For­schungs­in­sti­tu­te 60 Mil­lio­nen Euro aus dem Natio­na­len Raum­fahrt­pro­gramm bereit. Mit rund 21 % ist Deutsch­land der wich­tigs­te Bei­trags­zah­ler zum Wis­sen­schafts­pro­gramm der ESA.

MN

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