ARD Es gibt so Rätsel, da kommt man einfach nicht auf die Lösung. Und wenn das jetzt sowas wie ein besonders schwieriges Kreuzworträtsel zum Beispiel ist, dann kann man nachschauen im Netz, im Lexikon oder einen Chatbot fragen. Aber was? Wenn es nichts zum Nachschauen gibt, weil es einfach niemand weiß. So geht es den Astronomen und Kosmologen seit vielen Jahrzehnten, vor allem bei zwei der größten Rätsel überhaupt.
Die Frage, was ist dunkle Materie und was ist dunkle Energie? Aber vielleicht, vielleicht kann ein Weltraumteleskop, das jetzt erstmals einen gigantischen Schatz an Daten geliefert hat, helfen. Euklid heißt das, hat in den letzten Monaten mal ebenso 26 Millionen neue Galaxien entdeckt. Und deswegen fragen wir in dieser Folge, Haben wir ihn jetzt vielleicht, den Schlüssel, um zwei der größten Rätsel der Wissenschaft zu lösen?
Hallo, ich bin Stefan Geier. Wie wichtig, wie brauchbar sind diese ersten Daten des Teleskops? Das wird gerade ausführlich diskutiert und ich freue mich, dass ich mit einem Mann sprechen kann, der von Anfang an dabei war. Euclid, dieses Weltraumteleskop.
zu entwickeln, zu überlegen, was muss denn so eine Maschine überhaupt können, die wir dann 1,5 Millionen Kilometer weit weg von der Erde im All platzieren. Jochen Weller ist da, Professor für Kosmologie an der Ludwig Maximilians Universität in München. Willkommen im IQ-Podcast. Freue mich, dass es klappt. Dankeschön. Und neben ihm sitzt Dr. Frank Grupp. Er hat an der Universität zusammen mit Jochen Weller an der Optik des Euclid-Teleskops gebaut und entwickelt an den Linsen, die...
extrem schwaches Licht von sehr weit entfernten Objekten einfangen sollen. Man könnte auch sagen, ohne ihn gäbe es diese Entdeckungsmaschine gar nicht. Ich grüße Sie. Ja, hallo. Gleich mal die erste Frage an Sie, Herr Grupp. Es dauert ja viele Jahre und man könnte auch sagen, es dauert viele Millionen, bis dieses Teleskop einsatzbereit im All fliegt. Sie hatten Ihre Hände dran. Was ist das für ein Gefühl?
wenn man dann das erste Datenpaket geliefert bekommt. Also das First Light Image, also das erste wirkliche Bild von Euclid, war ich schon sehr froh, dass man keine Trümmer unserer Linsen durchs Bild schweben sah. Beim Start selber... Wir waren neun Kilometer weg vom Startplatz in Cape Canaveral und man hat die Rakete noch in der Brust gespürt, den Lärm.
Und da kommt einem dann den Sinn, oh je, die Linsen sind nur 60 Meter von dem Triebwerk weg. Also ich hatte veritabel Angst. Aber ist alles gut gegangen. Euclid liefert, Euclid liefert. Besser als spezifiziert, eigentlich auf allen Kanälen. Also alles funktioniert tatsächlich ein Stück besser, als es sein müsste nach Plan. Also wir sind gut dabei. Jochen Weller, Kosmologe und man könnte sagen einer der Väter hinter dieser Idee des Teleskops.
Wir haben uns in den letzten Jahren immer wieder mal getroffen und darüber gesprochen, auch hier im IQ-Podcast. Was war denn im Verlauf dieser Entwicklung bislang so der Bewegungs... Der Moment, auch als die Rakete gestartet ist, um Euclid dann ins All zu schieben oder sind es eher jetzt die ersten Daten? Also ich muss sagen, der bewegendste Moment komischerweise für mich war, als das erste Signal von Euclid empfangen wurde, weil eine Rakete kann natürlich noch starten.
Aber da kann natürlich, wie der Herr Grupp bestätigen kann, noch viel schief gehen. Und jetzt schon, nachdem so erfolgreiche erste Datensätze da sind, bin ich doch sehr zuversichtlich, dass wir spannende Ergebnisse erzielen werden. Wir sprechen gleich weiter. Zuerst nochmal kurz zusammengefasst, was macht dieses Teleskop genau?
Euclid ist ein europäisches Weltraumteleskop. Es ist 2023 von der ESA ins All geschickt worden. Und es soll helfen, dunkle Materie und dunkle Energie besser zu verstehen. Also die beiden Mysterien, die das Universum haben. einerseits zusammenhalten und andererseits auseinandertreiben.
Euclid ist also eine Art kosmische Zeitmaschine. Es blickt bis zu 10 Milliarden Jahre in die Vergangenheit, um zu sehen, wie sich das Universum entwickelt hat. Dafür macht es extrem scharfe Bilder von Millionen Galaxien. Und zwar im sichtbaren Lichtspektrum und im nahen Infrarotbereich. Warum auch im Infrarot? Weil das Licht sehr weit entfernter Galaxien durch die Ausdehnung des Universums in den Infrarotbereich verschoben wird.
Das Ziel von Euklid, den größten 3D-Atlas des Universums erstellen. Ein 3D-Atlas des Universums, Jochen Weller. Geht das nicht einfacher und billiger von der Erde aus? Nein. Wie schon gesagt wurde, wir müssen auch im infraroten oder nahinfraroten Licht gucken, dass wir sehr weit weg gucken können. Und es ist einfach in unserer Atmosphäre zu viel Wasserdampf, Wolken und wir können da einfach nicht so weit ins Universum gucken.
Und weil wir es jetzt schon ein paar Mal so nebenbei gesagt haben, das ist die perfekte Gelegenheit, nochmal zu fragen, was ist das? Dunkle Materie und dunkle Energie. Alles, was wir anfassen können und alles, was wir sehen, die Erde, andere Planeten, Sterne, Galaxien und so weiter, alles zusammen macht gerade mal 5% dessen aus, was es im Universum gibt. Und der Rest?
ist nach wie vor ein Mysterium. Wissenschaftler haben diesen ganzen Rest deshalb dunkle Materie getauft. Sie sorgt dafür, dass Galaxien, einfach ausgedrückt, nicht auseinanderfliegen. Diese Kraft kann man berechnen, aber wir wissen nicht, wie sie zustande kommt. Das zweite Mysterium ist die sogenannte dunkle Energie. Die sorgt dafür, dass sich unser Universum immer schneller ausdehnt.
Das kann man beobachten und wissenschaftlich beweisen. Aber warum das so ist, welche Kraft dahinter steckt, das ist nach wie vor unklar. Zwei riesige unsichtbare Kräfte also, die unser Universum zwar bestimmen. Aber wir können sie bisher weder direkt messen noch erklären. Und das macht sie zu den vielleicht größten Rätseln der modernen Physik. Und das Euclid-Weltraumteleskop soll helfen, diese Rätsel zu lösen.
Jochen Weller und Frank Grupp sind immer noch zugeschaltet, beide an der Entwicklung maßgeblich beteiligt. Warum ist es eigentlich so schwierig, diese Kräfte zu entschlüsseln, die dunkle Materie und die dunkle Energie? Ja, also bleiben wir mal kurz bei der dunklen Energie. Man hat so vor 30 Jahren herausgefunden, dass das Universum sich immer schneller ausdehnt und eigentlich widerspricht es.
allem, was man erwarten würde. Man weiß so, vielleicht Dinge ziehen sich gegenseitig an durch ihre Schwerkraft. Und wenn man eine Erwartung hätte, wäre eigentlich, dass das Universum sich langsamer ausdehnen sollte. Also das war eine Riesenüberraschung und wir haben eigentlich...
keine guten Ideen, warum das so sein soll und deswegen müssen wir viel mehr darüber herausfinden. Die dunkle Materie ist ein bisschen anders geartet. Wir gucken, wie sich Galaxien, wie die im Universum großräumige Strukturen ausbilden und da sehen wir, dass einfach Materie fehlt, um diese Strukturen zum Beispiel zu erklären. Und da gibt es schon Ideen von unseren Kolleginnen und Kollegen aus der Teilchenphysik, die solche Modelle beschreiben könnten.
Es ist schon sehr interessant, wenn du über diese Objekte sprichst. Du sprichst nicht wie wir über einen Planeten oder einen Stern oder irgendwas anderes, sondern gleich eine ganze Galaxie. Also wirklich die große Dimension wäre bei uns dann so unsere Milchstraße. muss man sich diese ganz großen Dimensionen anschauen. Ja, also diese Effekte von der Ausdehnung vom Universum.
oder die beschleunigte Ausdehnung vom Universum, die passieren nicht in unserer Nachbarschaft. In unserer Nachbarschaft sind die Wechselwirkungen von den... Galaxien, wir und Andromeda zum Beispiel, wir fliegen aufeinander zu. Da merkt man nichts von der beschleunigten Ausdehnung. Man muss wirklich auf diese großen, riesigen Entfernungen gehen, um diese Messungen durchzuführen. Und deswegen brauchen wir auch so präzise Instrumente, die möglich sind. schnell tief ins All gucken können.
Jetzt haben wir von Frank Grubb schon gehört, also die Linsen, die haben die größten Bedenken gemacht beim Start, dass die nicht kaputt gehen. Wie können wir uns das denn vorstellen? Also wie entdeckt denn Euclid wirklich eine Galaxie und woher weiß man dann, wie weit die weg ist? Sehr einfach gesprochen, macht euch lieb Bilder. Also euch lieb nimmt...
den Himmel auf, kartografiert den Himmel erstmal nur in zwei Richtungen, rechts, links, oben, unten. Damit wissen wir die Position der Galaxie. Und dann brauchen wir noch die Entfernung und das machen wir über einen Effekt, der sich Doppler-Effekt nennt. Das kennt jeder, wenn er...
Wenn ein Rennwagen vorbeifährt oder wenn ein schnelles Motorrad vorbeifährt, dieser M-Effekt, dass das Fahrzeug, das auf einen zukommt, höher klingt, also blau verschoben wäre, wenn man das aufs Licht überträgt, beziehungsweise tiefer klingt, wenn es sich von einem entfernt, also rot verschoben wäre.
Und indem wir wissen, wie das Licht von Galaxien ausschaut, einzelne Elemente in Galaxien ihre Fingerabdrücke hinterlassen, können wir die Geschwindigkeit von Galaxien messen. Das gibt uns die dritte Dimension. Jetzt diese dritte Dimension brauchen wir für unser 3D-Atlas des Universums. Schlagen wir den doch mal auf. Also wie können wir uns denn vorstellen, wenn wir jetzt auch diese ersten Ergebnisse da sehen? 26 Millionen Galaxien, neue.
uns eine unvorstellbare Zahl und für euch Kosmologen nur ein kleiner Teil? Im Moment haben wir ja nur noch einen kleinen... Abschnitt am Himmel. Wir haben nur wenige Quadratgrad. Das sind nur 0,5 Prozent des späteren Euglitz-Surveys. Und der Euglitz-Survey wird etwa ein Drittel des Himmels belichten. Und zwar alles den sogenannten extragalaktischen Himmel. da, wo wir weit rausgucken können. Das ist nicht in unserer eigenen Milchstraßenscheibe.
Da ist zu viel Staub und sind zu viele Sterne. Da können wir nicht weit gucken. Und es ist nicht in der Scheibe, in der sich die Planeten bewegen. Da ist auch zu viel Licht. Das heißt, wir gucken raus in den restlichen Himmels. Etwa ein Drittel sind etwa 13.000, 14.000 Quadratgrad. Davon haben wir...
jetzt etwa 0,5 Prozent. Wir haben einen Nadelstich in den Himmel, deswegen wir jetzt auch noch nicht die großen kosmologischen Ergebnisse erwarten, weil dafür brauchen wir ein großes zusammenhängendes Stück Himmel. Im Moment sind die ganzen tollen Publikationen, die erscheinen, das ist wirklich die sogenannte Auxiliary Science, also die zusätzliche Wissenschaft, die möglich wird, weil Euclid einfach diese tollen Bilder macht, weil Euclid sehr tief beobachtet, weil Euclid sehr scharf beobachtet.
diese 3D-Eigenschaften hat, dass wir also Spektroskopie haben für diesen Doppler-Effekt, für diese Doppler-Effektmessung und diese sehr genauen Auflösungen am Himmel, wo wir sind. Wie können wir uns diesen Nadelstich vorstellen? Also ich denke bei Atlas immer einen wirklichen Atlas, einem Buch, das man aufschlagen kann. Jochen Weller, wenn wir so ein Buch mit 100 Seiten mal nehmen, also wie viel habt ihr dann bislang schon aufgenommen?
Wir haben weniger als eine halbe Seite von den 100 Seiten momentan gefüllt. Aber es ist die erste Seite und jedes Buch fängt mal an. Und wir haben natürlich jetzt intern schon viel mehr Daten. Die kriegen wir jetzt auch ziemlich bald zur Auswertung. Also wir haben jetzt eigentlich schon, wir haben vorhin gesagt, wir haben ein halbes Prozent der Daten. Jetzt haben wir eigentlich schon intern 14 Prozent. Also das ist schon wesentlich mehr.
im Sommer, Herbst anfangen zu analysieren. Dann weiß man also irgendwann, wie sind die Galaxien? Also ganze Galaxien sind einzelne Punkte in dem Bereich, den ich mir eben anschaue mit dieser Linse, mit diesem Teleskop. Wie sind die da verteilt? Was hat das jetzt mit dunkler Materie und dunkler Energie zu tun? Es gibt zwei Sachen. Also einmal die Verteilung der Galaxien. Man kann sich so vorstellen, dass es gibt...
Wie die Galaxien verteilt, da gibt es so ein unbesichtbares Skelett, wenn man so will, das aus sogenannter dunkler Materie bestehen sollte. Und entlang dieses Skeletters reihen sich eben die Galaxien auf. Aber das kann man halt nur richtig... erfassen, diesen Hintergrund. indem man sehr, sehr viele Galaxien auf sehr großen Entfernungen über einen sehr großen Bereich vermisst. Also wir haben vorher gesagt, wir haben jetzt 26 Millionen Galaxien. Das Ziel ist, 1,5 Milliarden Galaxien zu vermessen.
Und das wird dann in sechs Jahren das ultimative Ziel und auch hoffentlich Antworten liefern. Man muss noch dazu sagen, es gibt noch eine weitere Messung, wo wir noch gar nicht erwähnt haben. Wir machen auch sehr genaue Bilder dieser Galaxien.
Und diese Galaxie, wenn sich im Vordergrund dunkle Materie befindet, verzerren sich die Bilder. Und über diese Verzerrung, die können wir statistisch mit... mit modernen Computermethoden, sagt uns auch was darüber aus, wie diese dunkle Materie im Universum verteilt ist. Wir wollen in dieser Folge die Antwort auf die Frage, ist Euklid jetzt wirklich das Werkzeug, das uns letztendlich dieses Rätsel...
dunkle Materie, dunkle Energie vielleicht lösen lässt. Was ist denn die Antwort heute, März 2025? Funktioniert so, wie es soll? Da habe ich rausgehört, aber sind wir auf dem richtigen Weg? Also ich glaube schon, dass wir auf dem richtigen Weg sind. Euglid ist ja kein Teilchenbeschleuniger, der das dunkle Materieteilchen entdecken wird. Wir vergleichen immer nur Modelle mit der Wirklichkeit. Wir versuchen die Wirklichkeit möglichst genau zu kartografieren, zu messen und die Theoretik zu messen.
Die Theoretiker wie Jochen müssen dann ihre Modelle mit dieser Wirklichkeit konfrontieren. Da werden einige Theoretiker ein bisschen enttäuschter rausgehen aus diesem Ansatz und einige werden noch im Rennen sein mit ihren Modellen. Wir vergleichen Wirklichkeit und Theorie. Dann schauen wir mal, was an Modellen übrig bleibt. Wir können jetzt noch nicht wirklich was sagen. Das Stück Himmel ist zu klein. Was wir sagen können, ist, dass Euclid sehr gut funktioniert und alle...
Erwartungen jetzt zum Beispiel bei der Entdeckung von diesen starken Gravitationslinsen, wo eine Vordergrundmasseansammlung wirklich ein Bild eines Hintergrundobjekts erzeugt, dass es da die Erwartungen völlig erfüllt, eher ein bisschen übererfüllt. Und jetzt zum Beispiel auch schon fünf... Objekte gefunden hat, bei denen zwei Hintergrundobjekte von derselben Vordergrundmasseansammlung abgebildet werden. Da kannte man bisher insgesamt nur fünf.
Und Euclid hat jetzt allein auf diesem kleinen Nadelstich schon fünf neue dazu entdeckt. Das wird ein ganz neues Feld der Kosmologie auch eröffnen, diese Mehrfachlinsen. Ich glaube, Dreifachlinsen kennt man noch gar nicht, auch die erwarten wir im Prinzip statistisch. Da wird einiges passieren und das passiert auch schon in den frühen Daten. Also da können auch die frühen Daten schon Aussagen treffen. Da müssen wir halt die ersten Publikationen dann wirklich abwarten.
Dann schauen wir zum Schluss noch ein bisschen nach vorne. Also jetzt haben wir gehört von diesem Atlas, von diesem neuen 3D-Atlas des Universums ist eine Seite jetzt fotografiert gemacht worden, der Nadelstich im Universum, den habe ich mir gemerkt, wenn es ganz voll ist, wenn der Atlas... fertig ist. Worauf freut ihr euch am meisten?
Ja, also ich, weil ich Kosmologe bin, also ich hoffe schon, dass wir der Natur, der dunklen Energie, dieser beschleunigten Ausdehnung des Universums auf die Spur kommen. Also so gut, wie die Daten jetzt sind.
wage ich mich aus dem Fenster zu lehnen. Wir werden darüber mehr lernen mit den Daten. Was wir lernen werden, kann ich natürlich nicht sagen, aber das ist eine wahnsinnig spannende Zeit für mich. Ja, ich freue mich vor allem auch auf tatsächlich die Objekte, mit denen wir jetzt noch nicht rechnen.
Das, was rauskommt, was man nicht reingesteckt hat sozusagen in die Simulation. Also wirklich Dinge finden, die uns überraschen und wo wir dann nochmal dran zu knabbern haben, was es denn eigentlich ist. Und wenn es noch Neuigkeiten gibt, dann freuen wir uns, wenn ihr wieder zu uns kommt in den IQ-Podcast und uns davon berichtet. Vielen Dank Jochen Weller und Frank Grupp von der Ludwig-Maximilians-Universität in München. Danke für den Besuch und danke für diese spannenden Einblicke.
Sehr gerne. Dankeschön. Mir danken. Danke. Und wenn ihr mehr über das Teleskop lesen wollt, Infos verlinken wir in den Shownotes. Und wenn ihr dann Lust bekommt auf eine wirklich weite Reise ins All, dann empfehle ich noch unseren Zweiteiler, die weiteste Reise. Weil da geht es wirklich um die Frage, was ist denn die? wirklich weiteste Reise, die wir überhaupt antreten können. Soweit für heute. Das ganze IQ-Team sagt Danke. Die Redaktion dieser Sendung hatte an Kleinknecht
Schön, dass ihr bis zum Schluss dran geblieben seid. Abonniert unseren Podcast. Das ist uns wirklich wichtig. Und dann verpasst ihr auch keine Folge. Die nächste ist schon in Arbeit. Ich bin Stefan Geier. Bis zum nächsten Mal.