Dunkle Materie macht den Großteil der Masse im Universum aus und bleibt dennoch eines der größten Rätsel der modernen Astrophysik. Direkt nachweisen lässt sie sich nicht, denn sie wechselwirkt kaum mit Licht. Ihre Existenz verrät sie einzig durch ihre Schwerkraft. Genau diese Gravitationsspuren will die ESA-Mission ARRAKIHS sichtbar machen und damit die Natur der dunklen Materie enthüllen.
Der entscheidende Schritt dazu: der Blick auf die leuchtschwachen, diffusen Strukturen im Halo von Galaxien vom Typ der Milchstraße. Das schwache Licht kann Aufschluss über Prozesse geben, die Galaxien im Laufe der kosmischen Zeit prägen. Dazu zählen Auswirkungen von Dunkler Materie und Verschmelzungen mit anderen Sternensystemen.
Einstimmige Adoption durch die ESA
Zuletzt hat die Mission einen wichtigen Meilenstein erreicht: Die ESA hat ARRAKIHS einstimmig als F2-Mission offiziell angenommen. Damit startet die nächste Hauptphase, in der Raumsonde und wissenschaftliche Instrumente gebaut, integriert und für den Weltraumeinsatz vorbereitet werden. Der Start von ARRAKIHS ist für 2030 geplant. Die Mission war bereits 2022 von der ESA als zweite Mission ihrer Art in der „Fast-class“-Kategorie ausgewählt worden, einem Missionstyp, der auf vergleichsweise kurze Entwicklungszeiten und kompakte Satelliten ausgelegt ist.
Innsbrucker Gruppe leitet Datenanalyse
Die Forschungsgruppe Galaxieentstehung und Entwicklung am Institut für Astro- und Teilchenphysik ist Mitglied des ARRAKIHS Konsortiums und übernimmt dabei eine Schlüsselrolle: Das Team um Francine Marleau leitet die Arbeitsgruppe Datenanalyse. Die Arbeitsgruppe ist verantwortlich für die Entwicklung der wissenschaftlichen Datenanalysepipeline der Mission. Im Zentrum stehen dabei drei Forschungsziele: die Kartierung von Begleitzwerggalaxien, die Entdeckung stellarer Ströme sowie die Analyse stellarer Halos um milchstraßenähnliche Galaxien.
Darüber hinaus ist Francine Marleau Mitglied des internationalen Teams „Euclid-ARRAKIHS Synergies“ am International Space Science Institute (ISSI), das die wissenschaftliche Zusammenarbeit zwischen ARRAKIHS und der ESA-Mission Euclid koordiniert.
Ein neues Fenster ins schwache Universum
Das Herzstück der Mission ist ein einzigartiges Instrument: vier identische Teleskope mit je zwei Spiegeln, die denselben, etwa ein Grad großen Himmelsausschnitt gleichzeitig in vier verschiedenen Wellenlängenbereichen – vom sichtbaren Licht bis ins nahe Infrarot – aufnehmen. Der Satellit wird in einem Erdorbit in 800 Kilometern Höhe operieren und während einer dreijährigen Beobachtungskampagne rund 75 milchstraßenähnliche Galaxienhalos untersuchen.
ARRAKIHS wird damit ein bislang weitgehend unerforschtes Fenster ins Universum öffnen: jenes der extrem leuchtschwachen, diffusen Materie und damit neue Antworten auf eine der grundlegendsten Fragen der Kosmologie liefern: Wie sind Galaxien entstanden, und welche Rolle spielt dabei die dunkle Materie?
(Red./APA Science)