Astrophysiker stehen vor einem massiven Problem: Der Kosmos dehnt sich mit der falschen Geschwindigkeit aus. Wenn Wissenschaftler die Expansionsrate des frühen Universums messen, stimmen die Zahlen einfach nicht mit dem überein, was sie in der heutigen Ära beobachten.
Entweder ist unsere Mathematik grundlegend fehlerhaft, oder es gibt eine unsichtbare, dynamische Kraft, die das Gefüge der Raumzeit aktiv aus der Form dehnt. Um herauszufinden, was zutrifft, schickt die NASA ein riesiges optisches Instrument zu einem Parkplatz 1,6 Millionen Kilometer von der Erde entfernt.
Das Nancy Grace Roman Space Telescope, dessen Start mit einer SpaceX Falcon Heavy-Rakete für April 2026 geplant ist, wurde gebaut, um die Positionen von hunderten Millionen Galaxien zu kartieren. Sollte es das finden, was die Missionswissenschaftler vermuten, stehen wir vor einer zwingenden Neuschreibung der Gesetze der Physik.
Eine Krise bei der kosmischen Expansionsrate
Die zentrale Spannung liegt in einer Messgröße namens Hubble-Konstante. Sie soll uns eigentlich genau sagen, wie schnell sich das Universum auseinanderzieht, doch die vorhandenen Daten weigern sich zu kooperieren.
Julie McEnery, leitende Projektwissenschaftlerin für Roman bei der NASA, weist darauf hin, dass das Teleskop speziell entwickelt wurde, um diese eklatante Diskrepanz zu untersuchen. Durch die Kartierung des kosmischen Netzes über Milliarden von Jahren wird Roman nachverfolgen, ob Dunkle Energie eine statische Hintergrundkraft oder ein dynamisches Feld ist, das sich im Laufe der Zeit verändert.
Um dies zu erreichen, verlässt sich das Observatorium auf einen 2,4-Meter-Hauptspiegel. Das ist exakt dieselbe Größe wie die des ehrwürdigen Hubble-Teleskops. Roman ist jedoch mit einem Wide Field Instrument ausgestattet, das in einer einzigen Aufnahme ein 100-mal größeres Sichtfeld einfängt als die Infrarotkamera von Hubble.
Anstatt auf einen winzigen schwarzen Fleck zu starren, wird Roman eine massive galaktische Volkszählung durchführen. Es wird die subtile Dehnung der Raumzeit nachverfolgen, indem es die Bewegungen von Milliarden von Sternen katalogisiert und Supernovae vom Typ Ia überwacht.
Der Scharfschütze und der Vermesser
Die NASA besitzt bereits ein massives Infrarotteleskop am Lagrange-Punkt L2 zwischen Sonne und Erde: das James Webb Space Telescope. Doch die beiden Maschinen wurden für völlig unterschiedliche Aufgaben gebaut.
Beamte der Agentur beschreiben Webb als Scharfschützen und Roman als Vermesser. Webb blickt zurück bis zum ersten Licht des Universums, um kleinste Details in einem unglaublich engen Sichtfeld einzufangen. Roman wird ein riesiges Netz auswerfen und die seltenen Objekte sowie primordialen Galaxien finden, die Webb dann aus der Nähe untersuchen kann.
Da es so schnell so viel vom Himmel abdeckt, wird Roman ein immenses Datenvolumen erzeugen. Jamie Dunn, der Projektmanager am Goddard Space Flight Center der NASA, merkt an, dass das Teleskop im Grunde einen kontinuierlichen hochauflösenden Film des tiefen Universums zurücksenden wird.
Blockierung eines milliardenfachen Blendeffekts
Neben der Kartierung Dunkler Energie ist Roman darauf ausgelegt, nach felsigen, erdgroßen Welten zu suchen. Dies soll mithilfe von Gravitationslinseneffekten erreicht werden, einer physikalischen Besonderheit, bei der die Schwerkraft eines im Vordergrund stehenden Sterns als riesige Lupe für das Licht eines weit dahinter liegenden Sterns wirkt.
Wenn ein Planet diesen Vordergrundstern umkreist, erzeugt dies einen winzigen, charakteristischen Ausschlag im Licht. Dies ermöglicht es Astronomen, Planeten zu entdecken, die in Abständen kreisen, die unserem eigenen Sonnensystem ähneln – ein massiver blinder Fleck in den aktuellen Exoplaneten-Katalogen.
Das Teleskop führt zudem einen hochexperimentellen Koronagraphen mit sich. Das Instrument wurde so konstruiert, dass es das Blendlicht eines Wirtssterns physisch um den Faktor eine Milliarde abschirmt und so das unglaublich schwache reflektierte Licht von kreisenden Gasriesen sichtbar macht.
Sollte der Koronagraph funktionieren, wird er als wichtiger Machbarkeitsnachweis für das kommende Habitable Worlds Observatory dienen, eine zukünftige Mission, die den Auftrag hat, chemische Anzeichen von Leben auf fernen Exoplaneten zu finden.
Den Fluch der Flaggschiff-Missionen besiegen
Groß angelegte Weltraumobservatorien sind bekanntermaßen von jahrzehntelangen Verzögerungen und Milliarden an Kostenüberschreitungen geplagt. Dennoch liegt Roman derzeit gut im Zeitplan, um das Startfenster sogar früher als vorgesehen zu erreichen.
Nicky Fox, Leiterin des Science Mission Directorate der NASA, führt den Erfolg auf einen strikten "Design-to-Cost"-Ansatz und eine konsistente Finanzierung zurück, wodurch die üblichen Entwicklungsalpträume, die Flaggschiff-Projekte plagen, vermieden wurden.
Die Mission verdankt ihren Namen Nancy Grace Roman, der ersten Chefastronomin der NASA. Weithin bekannt als die "Mutter von Hubble", verbrachte sie die 1960er und 70er Jahre damit, für den Start der ersten großen Teleskope zu kämpfen. Fünfzig Jahre später könnte ein Teleskop, das ihren Namen trägt, endlich herausfinden, woraus das Universum tatsächlich besteht.
Quellen
- NASA Goddard Space Flight Center
- NASA Science Mission Directorate
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