Euclid-Teleskop enthüllt dank Infrarotempfindlichkeit Schätze des Universums

Der Staub im Universum verschleiert viele seiner Schönheiten und verbirgt sie vor dem menschlichen Auge. Die von diesen herrlichen Objekten ausgehende Infrarotstrahlung kann jedoch leicht durch den Staub hindurchdringen, der im Sichtbaren undurchsichtig, im Infraroten jedoch transparent ist.

Messier 78
Infrarotbild des Nebels Messier 78, beobachtet mit dem Euclid-Teleskop. Credit: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, Bildbearbeitung durch J.-C Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi.

Der Bau von Infrarot-empfindlichen Instrumenten, die elektromagnetische Strahlung in dem unmittelbar an das Sichtbare angrenzenden Band bei größeren Wellenlängen aufspüren können, hat für die Astronomie einen großen Fortschritt bedeutet.

Eines der größten Hindernisse bei der Beobachtung vieler Arten von astronomischen Objekten und generell bei allen sehr weit entfernten Objekten ist der Staub.

Die Größe der Staubkörner ist so groß, dass sie die sichtbare Strahlung absorbieren. Staub, der sich zwischen uns und einem fernen Objekt befindet, ist so groß, dass er dessen Licht vollständig absorbiert und es unsichtbar macht.

Im Gegensatz zur sichtbaren Strahlung hat die Infrarotstrahlung eine Wellenlänge, die größer ist als die Größe von Staubkörnern, so dass sie durch Staub hindurchgeht, ohne absorbiert zu werden.

Wenn ein Objekt Infrarotstrahlung aussendet, ist es auch dann noch sichtbar, wenn es weit entfernt ist, solange es im Infraroten beobachtet wird.

Euklids Auftrag

Das Hauptziel der Euclid-Mission ist es, Beobachtungen zu machen, die es den Wissenschaftlern ermöglichen, besser zu verstehen, wie die sichtbare und dunkle Materie im Universum verteilt ist.

Dies kann durch die Beobachtung der Bewegung von Milliarden von Galaxien erreicht werden, deren Bewegung stark von der Massenverteilung beeinflusst wird. Die Bewegung der Galaxien verrät indirekt die Masse, insbesondere die dunkle Masse, die im Universum vorhanden ist.

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Künstlerische Darstellung des Weltraumteleskops Euclid der ESA. Kredit: ESA

Die Stärken des Euclid-Teleskops liegen nicht so sehr in der Größe seines Hauptspiegels von etwa 1,5 Metern, sondern in seinen Detektoren, die sowohl für sichtbare als auch für infrarote Strahlung empfindlich sind, und in seinem sehr großen Sichtfeld.

Mit einem einzigen Bild kann Euclid ein halbes Quadratgrad des Himmels beobachten, was in etwa der Fläche entspricht, die der Vollmond einnimmt. Dank eines Systems von 16 Detektoren (4 x 4 CCDs) mit jeweils 2000 x 2000 Pixeln auf der NISP-Infrarotkamera kann Euclid ein so großes Gebiet abbilden. Die sichtbare VIS-Kamera ist mit einem System von 36 Detektoren (6 x 6 CCDs) mit je 4000 x 4000 Pixeln ausgestattet.

Bei Euclid gibt es neben der primären Wissenschaft, wie bei anderen Missionen, eine sekundäre Wissenschaft, die sicherlich nicht weniger wichtig ist als die primäre. Sie wird nur deshalb sekundär genannt, weil sie nicht das primäre Ziel der Mission ist.

Das große Sichtfeld und die Kombination aus sichtbarer und infraroter Empfindlichkeit führen zu sehr reichhaltigen Bildern einer Vielzahl von astronomischen Objekten, nicht nur von Galaxien.

DieEmpfindlichkeit der VIS- und NISP-Kameras ermöglicht die Beobachtung von Objekten, die von Milliarden von Sonnenmassen bis zu kleinen Objekten mit einer Masse vergleichbar der des Jupiters reichen.

Der erste Teil der Beobachtungen von Euklid wurde Ende Mai veröffentlicht.
Das Weltraumteleskop Euclid wurde am 1. Juli letzten Jahres gestartet und erreichte nach etwa 4 Wochen Reisezeit seine endgültige Umlaufbahn. Derzeit befindet sich das Teleskop auf seiner endgültigen Umlaufbahn auf der Position L2, ausgerichtet in Richtung Sonne-Erde, in einer Entfernung von etwa 1,5 Millionen Kilometern von der Erde.
Messier 78
Vergleich zwischen einem Infrarotbild (links) und einem sichtbaren Bild (rechts) desselben Messier-78-Nebels. Der im Infraroten transparente Staub macht die Objekte innerhalb des Nebels sichtbar. Credit: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, Bildbearbeitung durch J.-C Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi; NOIRLab/NSF/AURA.

Zu den ersten wissenschaftlich validierten Bildern, die von der für die Mission verantwortlichen Europäischen Weltraumorganisation ESA veröffentlicht wurden, gehört der Nebel Messier 78.

Der Messier 78-Nebel ist eine Struktur aus Staub und Gas, in der Sternentstehung stattfindet.

Euklids Beobachtungen sind die absolut ersten, die es uns ermöglichen, das Innere des Nebels zu beobachten. Noch nie zuvor gesehene neu gebildete Sterne und zahlreiche substellare Objekte mit planetarischem Charakter wurden beobachtet.

Die beiden Fotos oben zeigen einen Vergleich zwischen dem Nebel Messier 78, der kürzlich vom Weltraumteleskop Euclid im Infrarotbereich beobachtet wurde, und demselben Nebel, der von der Erde aus im sichtbaren Bereich beobachtet wurde.

Man bedenke, dass in diesem Bild mehr als 300.000 neue Objekte gezählt wurden, die zuvor in Bildern im sichtbaren Band unsichtbar waren.

Die Fähigkeit der Infrarotstrahlung, den Staubmantel zu durchdringen und nach außen zu dringen, macht sichtbar, was der Staub im Inneren verbirgt. Das sichtbare Bild wurde mit dem Mayall-Teleskop (4-Meter-Hauptspiegel) am Kitt Peak Observatory in Arizona aufgenommen.

Die Fähigkeit der von jungen Sternen ausgesandten Infrarotstrahlung, dicke Staubschichten zu durchdringen, wird ebenfalls genutzt, um Objekte in kosmischen Entfernungen zu beobachten, die andernfalls unsichtbar bleiben würden, weil sie vom interstellaren Staub verdeckt werden.