Das ist das neue Versprechen des Roman-Teleskops der NASA: Entschlüsselung der dunklen Energie durch Supernova

Die Unermesslichkeit des Kosmos birgt Geheimnisse, die unser Verständnis herausfordern, und eines der faszinierendsten davon ist die dunkle Energie, eine mysteriöse Kraft, die für unsere Augen unsichtbar ist und etwa 68 % des gesamten Energiegehalts des Universums ausmacht.

Seine Existenz lässt sich anhand seiner Auswirkungen ableiten, doch seine Natur bleibt eine der großen Fragen der modernen Wissenschaft. Jahrzehntelang glaubten Wissenschaftler, dass die Schwerkraft die Expansion des Universums verlangsamen würde. Vor etwa 100 Jahren entdeckten sie jedoch, dass sich Galaxien voneinander entfernen, was auf ein expandierendes Universum hindeutet.

Die eigentliche Überraschung kam jedoch 1998, als Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops etwas noch Erstaunlicheres enthüllten: Das Universum dehnte sich nicht nur aus, sondern seine Expansion beschleunigte sich sogar, entgegen allen Erwartungen der Gravitationstheorie.

Diese unerwartete Beschleunigung erhielt einen Namen: dunkle Energie. Diese Kraft ist so schwach, dass die Schwerkraft auf kleinen Skalen, wie in Ihrem Körper oder in unserem Sonnensystem, dominiert. Nur auf intergalaktischen Skalen wird sie wahrnehmbar und wirkt als subtiler Gegenpol zur Schwerkraft.

Hier kommt das Nancy Grace Roman Space Telescope der NASA ins Spiel, das die ehrgeizige Aufgabe hat, das Rätsel der dunklen Energie zu lösen. Es nutzt verschiedene Methoden, um zu erforschen, wie sich das Universum im Laufe seiner kosmischen Geschichte entwickelt hat, und bietet uns damit eine beispiellose Sichtweise.

Supernova: Kosmische Leuchtfeuer

Um die dunkle Energie besser zu verstehen, wird es sich auf ein beeindruckendes Phänomen konzentrieren: Supernovae, stellare Explosionen, die extrem helle Leuchtfeuer sind, die über weite Teile des Weltraums und der Zeit beobachtbar sind und wichtige Hinweise auf die Expansion des Universums liefern.

Astronomen haben bereits Supernovae vom Typ Ia, die mit bodengestützten Teleskopen und dem Hubble-Teleskop beobachtet wurden, als wichtigen Beitrag zur Entdeckung der beschleunigten Expansion des Universums genutzt. Roman wird mit seiner verbesserten Leistungsfähigkeit Tausende dieser „explodierenden Sterne“ beobachten.

Durch die Beobachtung dieser Supernovae, insbesondere dieses Typs, werden mehrere kosmische Geheimnisse gelüftet werden, wobei die dunkle Energie das Hauptziel ist. Die Messungen werden entscheidend sein, um festzustellen, wie diese Kraft im Universum wirkt und ob sich ihr Verhalten im Laufe der kosmischen Geschichte verändert hat.

Stellen Sie sich vor, Sie würden das Licht einer Kerze aus unvorstellbarer Entfernung verfolgen; die Art und Weise, wie ihre Helligkeit nachlässt oder gleich bleibt, würde uns viel über den Abstand zwischen uns und ihr verraten. In ähnlicher Weise werden Wissenschaftler Supernovae verfolgen, um die Entwicklung und die Auswirkungen dieser Kraft auf die Struktur des Universums zu beobachten.

Das Weitfeldinstrument

Das technologische Herzstück von Roman ist das Wide Field Instrument (WFI), eine 300-Megapixel-Infrarotkamera, mit der wir den Kosmos von den Rändern unseres Sonnensystems bis an die Grenzen des beobachtbaren Universums erforschen und Geheimnisse enthüllen können, die durch kosmischen Staub verborgen sind.

Romans WFI ist eine echte technische Meisterleistung, da jedes Bild einen Teil des Himmels erfasst, der größer ist als die scheinbare Größe des Vollmondes, und damit Hubble mit einem fast 100-mal größeren Sichtfeld übertrifft. Es ist vergleichbar mit einer Kamera, die Panoramaaufnahmen des Universums mit erstaunlicher Klarheit macht.

Neben Supernovae wird es auch nach baryonischen akustischen Oszillationen (BAO) suchen, den Überresten von Schallwellen, die sich durch den ursprünglichen kosmischen Ozean bewegt haben. Durch die Ausweitung dieser Messungen auf bisher unerforschte Epochen können Astronomen die Entwicklung unseres Universums präzise verfolgen.

Die umfangreichen und detaillierten 3D-Bilder, die Roman mit seiner leistungsstarken Bildgebung und Spektroskopie erstellen wird, werden eine beispiellose Fülle an Informationen enthalten. Es wird erwartet, dass die gewonnenen Daten Untersuchungen ermöglichen werden, die von der Struktur der Dunklen Materie bis zu den frühesten Generationen von Galaxien reichen.

Die Zukunft des Kosmos entschlüsseln

Die gewonnenen Beobachtungen werden uns der Lösung zweier möglicher grundlegender Erklärungen für die kosmische Beschleunigung näher bringen:

• Ist es durch eine neue Energiekomponente verursacht, die eine Anpassung von Einsteins Gravitationstheorie erfordert?
• Oder ist es möglich, dass Einsteins Gravitationstheorie auf kosmologischer Ebene versagt und ersetzt werden muss?

Die Mission wird uns helfen, die richtige Antwort zu finden. Dank ihrer Fähigkeit, die Struktur und Verteilung von Materie im Kosmos abzubilden und eine große Anzahl entfernter Supernovae zu messen, wird erwartet, dass die Ergebnisse den Ausschlag zugunsten einer dieser Theorien geben werden.

Über die dunkle Energie hinaus werden die Daten einen wissenschaftlichen Schatz darstellen, der es uns ermöglicht, die dunkle Materie wie nie zuvor zu untersuchen und mit beispielloser Detailgenauigkeit ihren Einfluss auf die Entstehung von Galaxien und die kosmische Entwicklung zu verfolgen, um einen Blick in die Vergangenheit zu werfen.

Letztendlich wird uns ein besseres Verständnis der dunklen Energie ein klareres Bild von der vergangenen und zukünftigen Entwicklung unseres Universums vermitteln. Dieses Versprechen des Roman-Teleskops stellt einen riesigen Fortschritt in unserem Bestreben dar, die tiefsten Grundlagen des Kosmos zu verstehen.