eROSITA: Fahndung nach Dunkler Energie beginnt

Kosmisches Mysterium: Was ist die Dunkle Energie und warum treibt sie unser Universum immer schneller auseinander? Diese Frage wollen Astronomen mithilfe eines neuen Weltraumteleskops klären, das am 21. Juni vom Weltraumbahnhof Baikonur aus ins All startet. Das Röntgenteleskop eROSITA wird Galaxienhaufen, Schwarze Löcher und Supernova-Überreste kartieren. Aus diesen Daten erhoffen sich die Forscher neue Informationen über die Natur der Dunklen Energie.

Die Dunkle Energie ist weder sichtbar noch messbar, macht aber fast 70 Prozent des Universums aus. Diese geheimnisvolle Kraft ist der Gegenspieler der Gravitation und sorgt dafür, dass sich die kosmische Expansion immer weiter beschleunigt. Doch welcher Natur die Dunkle Energie ist und welche physikalischen Prinzipien ihr zugrunde liegen, ist noch immer völlig unbekannt. Sie passt zu keinem bekannten Baustein in unserem Standardmodell der Physik.

Sieben Spiegelmodule dienen als Augen des Röntgenteleskops. © DLR

Neuer Blick auf den Röntgenhimmel

Neue Informationen zur Dunklen Energie erhoffen sich die Astronomen nun von eROSITA. Das deutsche Röntgenteleskop startet am 21. Juni 2019 vom Weltraumbahnhof Baikonur aus in den Weltraum. Die Trägerrakete bringt das Teleskop zum Lagrange-Punkt 2, einer 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernten Stelle im All, die Weltraumteleskopen einen stabilen, von der Sonne abgeschirmten Beobachtungsstandort bietet.

Von diesem Aussichtsposten aus soll das Röntgenteleskop die bisher umfangreichste kosmische Inventur des „heißen“ Universums beginnen. Dafür wird eROSITA den gesamten Himmel nach Quellen energiereicher Röntgenstrahlung abtasten und diese in den nächsten vier Jahren kartieren. Darunter sind Galaxienhaufen, aktive Schwarze Löcher, Supernova-Überreste, Röntgendoppelsterne sowie Neutronensterne.

Galaxienhaufen als Indikatoren für die Dunkle Energie

Das Verhalten dieser Objekte könnte den Forschern Hinweise auf die Natur der Dunklen Energie liefern. „Galaxienhaufen setzen sich aus bis zu einigen tausend Galaxien zusammen, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten im gemeinsamen Schwerefeld bewegen“ erklärt Thomas Mernik, eROSITA-Projektleiter am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). „In ihrem Inneren sind diese Gebilde von einem dünnen, unvorstellbar heißen Gas durchdrungen, das sich durch seine Röntgenstrahlung beobachten lässt.“

An diesem Punkt kommen die Röntgenaugen von eROSITA ins Spiel: Das Teleskop soll mithilfe dieser Strahlungssignaturen die Bewegung und das Tempo der Galaxienhaufen kartieren. Das wiederum erlaubt Rückschlüsse auf die kosmische Expansion und die Dunkle Energie. Doch nicht nur die Bewegungsmuster der Galaxienhaufen interessieren die Wissenschaftler. Sie wollen diese Gebilde zählen und kartieren. Bis zu 100.000 solcher Haufen sollen die Röntgenaugen von eROSITA „einfangen“ – mehr als jemals zuvor beobachtet wurden.

Sieben Röntgendetektoren mit unerreichter Sicht

Das Teleskop setzt sich aus zwei Kernbestandteilen zusammen: seiner Optik und seinen Detektoren. Die Optik besteht aus sieben Röntgendetektoren, die aus parallel ausgerichteten Spiegelmodulen zusammengesetzt sind. Jedes Modul hat einen Durchmesser von 36 Zentimetern und besteht aus 54 ineinander geschachtelten Spiegelschalen. „Die Spiegelmodule sammeln hochenergetische Photonen und leiten diese an die CCD-Röntgenkameras weiter“, erklärt Peter Predehl vom Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik.

Den zweiten Kernbestandteil von eROSITA bilden die CCD-Kameras, die genau im Fokus der Spiegelmodule sitzen. Sie sind auf minus 90 Grad heruntergekühlt, um die energiereichen Photonen der Röntgenstrahlung möglichst ohne Störrauschen einfangen zu können. „Diese hochempfindlichen Kameras sind die besten ihrer Art und bilden gemeinsam mit den Spiegelmodulen ein Röntgenteleskop, dessen Kombination aus Lichtsammelfläche und Gesichtsfeld unerreicht ist“, sagt Predehl.

Genau genug um Modelle zu überprüfen

Dank dieses scharfen Blicks könnte eROSITA das erste Instrument sein, dass die Auswirkungen der Dunklen Energie genau genug misst, um die verschiedenen theoretischen Modelle zu stützen oder aber zu entkräften. „So wird eROSITA uns dabei helfen, die Struktur des Kosmos und dessen Entwicklung besser zu verstehen. Insbesondere wird das deutsche Teleskop aber dazu beitragen, das Rätsel der Dunklen Energie zu lösen“, sagt Walther Pelzer, Vorstand am DLR.

Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)