ESA plant “galaktische Archäologiemission”

Als “galaktische Archäologiemission” bezeichnet die Europäische Weltraumorganisation (ESA) die Sonde ARRAKIHS, die nun vom Wissenschaftsprogrammkomitee der ESA angenommen wurde. Der Satellit soll das schwache Licht von Halos, die nahe Galaxien umgeben, einfangen und damit neue Erkenntnisse zur Frage liefern, wie Galaxien wie die Milchstraße entstehen und sich entwickeln. Geplanter Start ist Ende 2030, Österreich ist unter Leitung der Universität Wien an der Mission beteiligt.

Galaxien stellt man sich oft als leuchtende, spiralförmige Scheiben aus Sternen, Gas und Staub vor. Ein solches Sternensystem ist aber von einer viel größeren, kugelförmigen, mit Materie gefüllten Region umgeben. “Viele dieser Strukturen sind extrem schwach und lassen sich mit den vorhandenen Beobachtungen nur schwer systematisch untersuchen”, wird die wissenschaftliche Koordinatorin der Mission, Rebekka Coles-Bieri, in einer Aussendung der Uni Wien zitiert.

Informationen über die Geschichte der Galaxien

Solche diffusen Galaxien-Halos mit geringer Oberflächenhelligkeit enthalten entscheidende Informationen über die Geschichte der Galaxien. 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. ARRAKIHS wird mindestens 80 Galaxien mit einer ähnlichen Masse wie die Milchstraße untersuchen.

So zählt die Erforschung der Dunklen Materie im Universum zu einem der wissenschaftlichen Ziele der Mission. Von der Existenz der nur schwer fassbaren Dunklen Materie weiß man nur durch ihre Gravitationswirkung. Genau diese Effekte auf die sichtbare Materie in Galaxien-Halos soll ARRAKIHS untersuchen. Zudem soll es mit der Sonde gelingen, die Geschichte vergangener Verschmelzungen von Galaxien zu rekonstruieren und die Anzahl “einsamer” Sterne abzuschätzen, die bei solchen Prozessen aus ihren Herkunftsgalaxien herausgerissen wurden.

Vier identische Teleskope an Bord

Um die weitgehend unerforschten Galaxienstrukturen mit geringer Oberflächenhelligkeit untersuchen zu können, wird die Sonde ein wissenschaftliches Instrument mitführen, das aus vier identischen Teleskopen mit je zwei Spiegeln besteht. Jedes dieser Teleskope liefert hochpräzise Photometrie in einem anderen Wellenlängenbereich, vom nahen Ultraviolett über das sichtbare Licht bis zum nahen Infrarot.

ARRAKIHS (Analysis of Resolved Remnants of Accreted galaxies as a Key Instrument for Halo Surveys) ist die zweite “schnelle” Mission (FAST-Klasse) des ESA-Programms “Cosmic Vision” und wird von seiner Auswahl 2022 bis zu seinem Start weniger als zehn Jahre benötigen. Die Mission entsteht im Rahmen einer Zusammenarbeit der ESA und einem mehr als 250 Wissenschafter und Ingenieure umfassenden Konsortium aus sieben ESA-Mitgliedsstaaten. Nach der Annahme des Projekts werden nun die Sonde und das wissenschaftliche Instrument gebaut, integriert und umfassend getestet. Neben der Uni Wien sind auch das Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) und die Universität Innsbruck an der Entwicklung der Mission beteiligt.

Koordiniert wird der österreichische Beitrag unter der Leitung von Manuel Güdel vom Institut für Astrophysik der Universität Wien. Deren Wissenschafterinnen und Wissenschafter entwickeln die Bordsoftware, die die Systeme des Instruments steuert, Leitsterne erfasst, Lagekorrekturen berechnet und die aufgenommenen Bilder verarbeitet. Das IWF ist federführend beim Bau eines wichtigen elektronischen Teilsystems beteiligt, das die wissenschaftlichen Beobachtungen der vier bildgebenden Sensoren sammelt, mit der Raumsonde kommuniziert und die Teleskope auf ihrer optimalen Temperatur hält.

(S E R V I C E – ESA-Link zu ARRAKIHS: ; ARRAKIHS-Konsortium: )