Es wird angenommen, dass fast 95 Prozent des Universums aus Dunkler Energie und Dunkler Materie bestehen. Doch die Natur dieser beiden Komponenten bleibt eines der größten Rätsel der modernen Physik. Während Dunkle Materie als die unsichtbare Masse definiert wird, die Galaxien zusammenhält, gilt Dunkle Energie als die geheimnisvolle treibende Kraft, die die Ausdehnung des Universums beschleunigt. Jüngste Messungen deuten darauf hin, dass sich die Dunkle Energie im Laufe der Zeit verändern könnte. Das Nancy Grace Roman Weltraumteleskop der NASA tritt an, um genau diese kritischen Fragen zu beantworten.
Die NASA, die den Start des Roman-Weltraumteleskops für Ende dieses Jahres oder Anfang 2027 plant – nachdem der Montageprozess im Dezember abgeschlossen wurde –, hat nun detailliert dargelegt, wie dieses neue Teleskop funktionieren wird, um Licht auf verschiedene Mysterien von kleinen Schwarzen Löchern bis hin zur Dunklen Materie zu werfen.
Das Nancy Roman Weltraumteleskop wird fast ein Achtel des Himmels "sehen"
Das Nancy Grace Roman Weltraumteleskop zielt darauf ab, Dunkle Energie und Dunkle Materie mit den bisher präzisesten Messungen zu untersuchen. Im Rahmen des Programms "High Latitude Wide Area Survey" wird ein Bereich von etwa 5.000 Quadratgrad des Himmels gescannt, was etwa einem Achtel des gesamten Himmels entspricht. Diese gewaltige Durchmusterung wird die Verteilung der Materie im Universum mithilfe der Gravitationslinsenmethode kartieren.
Der Gravitationslinseneffekt basiert auf Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie. Strukturen mit sehr großer Masse (wie Galaxienhaufen) wirken wie eine riesige Linse und beugen den Pfad des Lichts von dahinter liegenden Galaxien. Astronomen messen diese kleinen Formveränderungen statistisch, um die Gesammasse dazwischen zu berechnen. Wenn die Menge der sichtbaren Sterne und Gase nicht ausreicht, um diesen Effekt zu erklären, kommt die unsichtbare Komponente ins Spiel: die Dunkle Materie.
Nancy Roman Weltraumteleskop wird eine neue Methode namens Kinematic Lensing nutzen
Eine der wichtigsten Innovationen, die Roman von ähnlichen Missionen unterscheidet, wird eine neue Technik namens „Kinematic Lensing“ sein. Diese Methode kombiniert sowohl Bildgebungs- als auch Spektroskopiedaten des Teleskops, um Messunsicherheiten im Vergleich zu herkömmlichen Techniken um mindestens das Zehnfache zu reduzieren. Dadurch lassen sich systematische Fehler weitgehend eliminieren, was wesentlich klarere Daten über die Expansionsgeschichte des Universums liefert.
Die 300-Megapixel-Kamera des Teleskops, das Wide Field Instrument, kann Bilder aufnehmen, die etwa 200-mal größer sind als die des Hubble-Weltraumteleskops. Es wird erwartet, dass Roman etwa 160.000 Gravitationslinsensysteme entdecken wird. Berechnungen zufolge werden etwa 500 davon geeignet sein, die Substrukturen der Dunklen Materie detailliert zu analysieren. Dies bietet die Chance, das „Klumpungsverhalten“ der Dunklen Materie innerhalb von Galaxien direkt zu untersuchen.
Wissenschaftsteams haben bereits detaillierte Simulationen für starke Linsensysteme erstellt, um die Software-Infrastruktur für den Datenstrom nach dem Start vorzubereiten. Berechnungen zeigen, dass Roman die Auswirkungen der Dunklen Energie etwa 10-mal präziser testen kann als aktuelle Messungen. Der Transport des Teleskops zum Kennedy Space Center in Florida ist für diesen Sommer geplant, wobei der Start mit der Falcon Heavy Rakete von SpaceX für den Herbst 2026 vorgesehen ist.
