Kosmische Spurensuche - MPP Theory Group - Max-Planck ...

diese Strahlung. Planck wird die Detailgenauigkeitdieses Satelliten um dasDreifache und die Empfindlichkeit etwaum das Zehnfache steigern. Außerdemwird der beobachtete Wellenlängenbereichum das Dreifache erweitert undneben der Temperatur auch die Polarisationdes Mikrowellenhintergrunds gemessen.Plancks Instrumenteund BeobachtungsweisePlanck wird 1,5 Millionen Kilometer vonder Erde entfernt stationiert. Von dortaus kann er – Erde und Sonne immer inseinem Rücken – die Mikrowellenstrahlungungehindert beobachten. Er wirdsich einmal pro Minute um sich selbstdrehen, so dass das Teleskop in Kreisenden Himmel abtastet. Zwei Instrumenteempfangen die Mikrowellenstrahlung:Das Niederfrequenz-Instrument (LFI)arbeitet zwischen einem Zentimeterund fünf Millimetern Wellenlänge, dasHochfrequenz-Instrument (HFI) zwischendrei und 0,3 Millimetern. Dabeiwerden verschiedene Detektoren verwendet.Das LFI setzt Transistoren ein,das HFI Bolometer, welche die Erwärmungdurch die einfallende Strahlungmessen. Eine der größten technischenHerausforderungen besteht darin, dieDetektoren auf Temperaturen unterhalbvon einem Zehntel Kelvin abzukühlen.Der langsame Verbrauch des Kühlmittelswird Plancks Lebensdauer auf etwa einJahr beschränken. In dieser Zeit wird erden gesamten Himmel zweimal vollständigabbilden.Störende VordergründeIn der zeitlichen Entwicklung des Universumsbildeten sich nach der Emissionder Mikrowellenstrahlung die kosmischenStrukturen. Sie erscheinen unsheute als Vordergrundobjekte und sinddem Strahlungsfeld überlagert. DieseStrukturen müssen zunächst sorgfältigaus den Aufnahmen entfernt werden,bevor sich die reine Mikrowellenstrahlunganalysieren lässt. Zu diesen Strukturengehören weit entfernte Galaxienmit vielen jungen Sternen, deren Strahlungin den Mikrowellenbereich hineinverschoben erscheint. Außerdem durchquertdie Mikrowellenstrahlung häufigGalaxienhaufen. Dabei werden ihrePhotonen durch die heißen Elektronendes Galaxienhaufens zu kleineren Wellenlängenhin gestreut. Deshalb werfenGalaxienhaufen bei Wellenlängen vonmehr als 1,4 mm einen Schatten, währendsie bei kleineren Wellenlängenleuchten. Auch die Milchstraße emittiertMikrowellenstrahlung durch verschiedeneMechanismen, zu denen die Synchrotronstrahlungschneller Elektronenund die Wärmestrahlung interstellarerStaubwolken gehört.Diese Vordergrundobjekte lassen sichzuverlässig vom Mikrowellenhintergrundtrennen, weil sie bei verschiedenenWellenlängen unterschiedlich hellstrahlen. Während bei großen Wellenlängendie Synchrotronstrahlung überwiegt,dominiert bei kleinen Wellenlängendie Wärmestrahlung. Dazwischenliegt ein Fenster, in dem der Mikrowellenhintergrundbesonders hell ist. Deswegenist der breite Wellenlängenbereichvon Planck so wichtig: Er ermöglichtes, den Mikrowellenhintergrundpräzise freizulegen.Was die genaue Bestimmung kosmologischerParameter stört, ist gleichzeitigeine hoch willkommene Informationsquellefür die Astronomie. So wird Plancketwa 10 000 Galaxienhaufen finden, vondenen ein großer Teil sehr weit entferntsein wird. Anders gesagt: Planck siehtObjekte, die ihr heute empfangenesLicht in der Frühphase des Universumsaussandten. Allein dadurch wird sich dieAnzahl bekannter Galaxienhaufen etwaverdoppeln.Simulation und AuswertungDeutschland wird im Planck-Projektdurch das Max-Planck-Institut für Astrophysik(MPA) in Garching vertreten. Diedortige Gruppe ist für die Simulationwissenschaftlicher Daten verantwortlich– ein unentbehrliches Hilfsmittel beider Vorbereitung auf die Datenauswertung.Daneben wird am MPA die Steuerungssoftwarefür die gesamte Datenanalyseentwickelt. Die Kosmologiegruppeam MPA bereitet sich intensivauf die wissenschaftliche Auswertungder Planck-Daten vor.Die Daten,die Planck ab Anfang 2008 liefernsoll, werden es erlauben, die Eigenschaftendes Universums im Großensehr genau festzulegen. Damit wird diesesTeleskop das kosmologische Standardmodellweiter präzisieren. Die Forschererhoffen sich insbesondere mehrInformationen über die Rätsel der DunklenMaterie und der Dunklen Energiesowie die Frühphase des Universums.Darüber hinaus wird Planck eine Fülleastronomisch höchst wertvoller Datenliefern. Deutschland trägt durch Simulation,Analyse und Interpretation derDaten wesentlich zu diesem zentralenkosmologischen Projekt bei.http://planck.mpa-garching.mpg.de • Kosmologie und Dunkle Materie➥ Deutsche Beteiligungen: Max-Planck-Institut fürAstrophysik (Garching), Institut für TheoretischeAstrophysik der Universität HeidelbergIn den Mikrowellenhimmel eingebettet erscheinen Galaxienhaufen, deren charakteristische Signatur eserlaubt, sie aus den zahlreichen anderen Strahlungskomponenten mit speziellen Verfahren herauszufiltern.Links ein simulierter 10 mal 10 Quadratgrad großer Ausschnitt, rechts daneben die darin enthaltenen Galaxienhaufen.Die Entdeckungsrate ist trotz des intensiven Hintergrunds sehr hoch.31