Forschung

Planck macht Abgang

25.10.2013 - Die ESA sendet den letzten Befehl an die erfolgreiche Planck-Sonde, die den kosmischen Mikrowellenhintergrund untersuchte.

Es war ein Abschied auf Raten: 30 Monate lang arbeitete das Planck-Observatorium perfekt, bevor ihm im Januar 2012 planmäßig das flüssige Helium ausging. Das diente zum Kühlen der Strahlungsdetektoren, welche winzigste Temperaturschwankungen im kosmischen Mikrowellenhintergrund nachweisen konnten. Zuerst versagte das Instrument für die hohen Frequenzen (HFI), das für die niedrigen Frequenzen (LFI) konnte unter Verwendung der verbleibenden beiden Kühlgeräte auch bei etwas höheren Temperaturen bis zum 3. Oktober 2013 Beobachtungen durchführen.

Am 24. Oktober sandte Planck-Projektwissenschaftler Jan Tauber vom Weltraumkontrollzentrum der ESA in Darmstadt (ESOC) den letzten Befehl an Planck, der zur Abschaltung des Radiosenders führte. Alle anderen Systeme waren bereits einige Tage zuvor stillgelegt worden.

Aufgabe des im Mai 2009 zusammen mit dem Weltraumteleskop Herschel gestarteten Planck-Satelliten war es, den „Nachhall“ des Urknalls zu erfassen, die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung. Sie spiegelt den Zustand des Universums rund 380000 Jahre nach dem Urknall wider und liefert so Einzelheiten zu den Bedingungen, die zum heutigen Universum geführt haben. Dafür vermaß Planck den Himmel in neun Frequenzbändern zwischen 25 und 1000 GHz mit einer Winkelauflösung zwischen dreißig und fünf Bogenminuten. Die neun Himmelskarten dienten dazu, den kosmischen Mikrowellenhintergrund von Vordergrundkomponenten wie galaktischer Synchrotronstrahlung, CO-Emissionslinien oder Galaxienhaufen zu trennen.

Die erste kosmologische Analyse der Planck-Beobachtungen erschien im März 2013. Sie basiert auf den Daten der ersten 15,5 Monate, was etwas mehr als zwei vollständigen Himmelsabdeckungen entspricht. Dabei zeigte sich, dass die Beobachtungen auf kleinen Winkelskalen hervorragend durch das Standardmodell der Kosmologie beschrieben werden. Dieses Modell geht von der Existenz dunkler Materie und dunkler Energie sowie einer Epoche kosmischer Inflation aus, bei der das Universum im ersten Augenblick seiner Entstehung beschleunigt expandiert und dadurch sein Volumen in kürzester Zeit gigantisch aufgebläht hat.

Die neuen Planck-Daten haben die Werte der Parameter des Standardmodells, wie sie sich aus Beobachtungen früherer Missionen wie COBE oder WMAP ergeben hatten, signifikant verschoben. So scheint das Universum älter zu sein als bislang gedacht, da die Expansionsrate mit rund 67,3 km s–1 Mpc–1 deutlich kleiner ausfällt, als der durch Beobachtungen naher Supernovae erhaltene Wert. Auch deutet nun alles darauf hin, dass der Anteil sichtbarer und dunkler Materie im Universum in der Vergangenheit unterschätzt wurde. Diese Anteile wurden jetzt auf 4,9 Prozent bzw. 26,8 Prozent korrigiert, die dunkle Energie nimmt entsprechend 68,3 Prozent ein.

Nun gilt es für die Planck-Wissenschaftler, die verbliebenen Daten auszuwerten. „Planck hat uns einen neuen Blick auf die Zusammensetzung und die Entwicklung des Universums beschert“, sagte Jan Tauber, „aber wir arbeiten nach wie vor hart daran, zu verstehen, wie das Universum sich vom unendlich Kleinen zum ungemein Großen ausdehnen konnte, und hoffen, im kommenden Jahr Einzelheiten bekanntgeben zu können“.

Zum Zeitpunkt seiner Abschaltung befand sich Planck auf seiner langfristigen Parkbahn um die Sonne. Im August war er aus seinem Einsatzort um den Langrange-Punkt L2 zwischen der Sonne und der Erde bugsiert worden, der besondere Vorteile für Weltraumteleskope bietet. Ein Satellit im L2 behält nämlich seine Orientierung in Bezug auf Sonne und Erde bei und die Abschirmung vor Sonnenstrahlung ist dort wesentlich einfacher als auf einer Erdumlaufbahn.

Die Astrometrie-Sonde Gaia soll in Kürze den Platz von Planck einnehmen. Sie soll rund eine Milliarde Sterne unserer Milchstraße mit sehr hoher Präzision vermessen. Der ursprünglich geplante Starttermin an 20. November 2013 musste nun wegen technischer Probleme an der Sende- und Empfangsanlage verschoben werden. Das nächste verfügbare Startfenster ist zwischen 17 Dezember und 5. Januar 2014 geöffnet.

Alexander Pawlak

 

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