Euclid-Teleskop hat die Galaxie NGC 646 als festliche Weltraumgirlande aufgenommen
Ein neues Bild der Galaxie NGC 646, das von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) in Zusammenarbeit mit dem Euclid-Missionskonsortium veröffentlicht wurde, hat einen fernen Winkel des Universums in eine Art Urlaubs-Postkarte verwandelt. Auf der Aufnahme sticht eine große Balkenspiralgalaxie hervor, deren helle Spiralarme wie eine dekorative Girlande überlaufen, während im Hintergrund Sterne und entferntere Galaxien flimmern. Hinter dem ästhetischen Eindruck verbirgt sich eine ehrgeizige wissenschaftliche Geschichte: Das Euclid-Team beobachtet diese und zahlreiche andere Galaxien, um die detaillierteste dreidimensionale Karte des Universums zu erstellen und die Rolle der dunklen Materie und der dunklen Energie besser zu verstehen.
Eine Urlaubs-Postkarte aus dem Sternbild Kleine Wasserschlange
NGC 646 befindet sich im südlichen Sternbild Kleine Wasserschlange (Hydrus), das vom größten Teil Europas aus mit bloßem Auge unsichtbar ist, aber für Teleskope auf der Südhalbkugel gut zugänglich ist. Es handelt sich um eine große Balkenspiralgalaxie – ihr zentraler Teil besteht nicht nur aus einem kompakten glänzenden „Bulge“, sondern daraus tritt ein länglicher Sternenbalken hervor, aus dem sich dann die Spiralarme entwickeln. Eine solche Struktur ist typisch für viele reife Spiralgalaxien im heutigen Universum.
Die Galaxie wurde erstmals 1834 vom britischen Astronomen John Herschel während einer umfassenden Kampagne zur Beobachtung des Südhimmels aufgezeichnet. Heute, fast zwei Jahrhunderte später, beobachtet Euclid sie mit hochentwickelten Instrumenten im sichtbaren und nahen Infrarotbereich, wobei Details enthüllt werden, die klassischen erdgebundenen Teleskopen unzugänglich sind.
Messungen der Rotverschiebung zeigen, dass sich NGC 646 von uns mit einer Geschwindigkeit von etwa 8145 Kilometern pro Sekunde entfernt, was einer Entfernung von etwa 120 Megaparsec entspricht – oder etwa 392 Millionen Lichtjahren. Das Licht, das wir jetzt sehen, machte sich auf den Weg zu uns, als auf der Erde das Zeitalter der Dinosaurier in der Populärkultur gerade erst begann und die menschliche Zivilisation noch nicht einmal in Ansätzen existierte. Dennoch gehört NGC 646 in kosmologischen Maßstäben immer noch zur „Nachbarschaft“ im Vergleich zu den am weitesten entfernten Galaxien, die Euclid zu untersuchen plant.
Auf dem Euclid-Bild sieht NGC 646 wie ein heller zentraler Kern aus, aus dem zwei deutlich ausgeprägte Spiralarme hervortreten. Ihr bläulicher Farbton verrät die Anwesenheit junger, heißer Sterne, während dunkle Staubfäden die Struktur der Scheibe nachzeichnen. Dieser Kontrast lässt die Galaxie tatsächlich wie eine über den schwarzen Hintergrund des Universums gespannte Weltraumgirlande wirken, was auch den Vergleich mit festlicher Dekoration anregte.
„Nachbar“ PGC 6014: nah auf dem Bild, fern in der Realität
Im linken Teil des Bildes ist eine kleinere, rundere Galaxie zu sehen, die als PGC 6014 bezeichnet wird. Auf den ersten Blick wirkt es so, als hätte NGC 646 einen engen begleitenden „Partner“, mit dem sie Gravitationskräfte und Gase austauscht. Entfernungsmessungen zeigen jedoch, dass PGC 6014 in etwa 106 Megaparsec liegt, also etwa 347 Millionen Lichtjahre von uns entfernt. Das bedeutet, dass der Abstand zwischen den beiden Galaxien etwa 45 Millionen Lichtjahre beträgt – viel mehr, als ihre scheinbare Nähe am Himmel vermuten lässt.
Eine solche Beziehung ist typisch für sogenannte scheinbare Galaxienpaare. Am Himmel werden sie nebeneinander projiziert, befinden sich aber tatsächlich auf unterschiedlichen „Etagen“ des Universums. Im Gegensatz zu wirklich nahen, gravitativ gebundenen Systemen, in denen starke Gezeitenkräfte die Scheiben verzerren, Wellen der Sternentstehung auslösen oder Galaxien sogar zu einer verschmelzen können, wäre im Fall von NGC 646 und PGC 6014 eine eventuelle Gravitationsinteraktion sehr schwach und kurzlebig. Euclids Schärfe hilft Astronomen, scheinbare von echten nahen Nachbarn zu unterscheiden und besser zu verstehen, wie die Umgebung die Galaxienentwicklung beeinflusst.
Euclid: Europas „Detektiv der Dunkelheit“
Die Aufnahme von NGC 646 ist Teil einer viel breiteren Geschichte über die Euclid-Mission, eines der ehrgeizigsten Astronomieprojekte Europas in den letzten Jahrzehnten. Das Teleskop wurde im Juli 2023 gestartet und in einer stabilen Umlaufbahn um den Lagrange-Punkt L2 Sonne–Erde platziert, etwa anderthalb Millionen Kilometer von unserem Planeten entfernt. Von dieser Position aus kann es kontinuierlich einen großen Teil des Himmels beobachten, fern von atmosphärischen Störungen und thermischem Rauschen, die erdgebundene Instrumente plagen.
Euclid wurde entwickelt, um während seiner sechsjährigen nominellen Mission etwa ein Drittel des Himmels mit einer bisher unerreichten Kombination aus Breite und Schärfe aufzunehmen. Es werden zwei Instrumente verwendet: die VIS-Kamera für extrem scharfe Aufnahmen im sichtbaren Bereich und das NISP-Instrument für die Beobachtung im nahen Infrarot und Spektroskopie. Zusammen ermöglichen sie die Erstellung einer dreidimensionalen Karte der Galaxienverteilung in Zeit und Raum, bis zu einer Entfernung von etwa zehn Milliarden Lichtjahren.
Das wissenschaftliche Hauptziel der Mission ist es, die Natur der dunklen Materie und der dunklen Energie zu erforschen – Komponenten, die etwa 95 Prozent der gesamten Energiedichte des Universums ausmachen, aber kein Licht aussenden und die wir nicht direkt sehen können. Stattdessen misst Euclid, wie die Schwerkraft dieser unsichtbaren Bestandteile die Form, Verteilung und Bewegung der sichtbaren Materie, vor allem der Galaxien, beeinflusst. Durch die präzise Verfolgung des schwachen Gravitationslinseneffekts – der subtilen Verzerrung der Galaxienformen unter dem Einfluss von Masse auf dem Lichtweg – versuchen Wissenschaftler, das „Skelett“ der dunklen Materie auf kosmischen Skalen zu rekonstruieren.
Erste Datensätze: Millionen von Galaxien und eine Lawine von Entdeckungen
Bereits in den ersten Betriebsjahren lieferte Euclid beeindruckende Ergebnisse. Die ESA und das Euclid-Konsortium veröffentlichten im Mai 2024 die ersten sogenannten „Early Release Observations“ – einen Demonstrationssatz von Bildern und Daten, der für die Öffentlichkeit und die wissenschaftliche Gemeinschaft bestimmt ist. Darauf wurden vielfältige Objekte gezeigt: nahe Spiralgalaxien, Kugelsternhaufen, Nebel, galaktische Gruppen und reiche Galaxienhaufen. Diese Materialien dienten als eine Art Katalog der Möglichkeiten der Mission, aber auch als Testgelände für die Entwicklung wissenschaftlicher Methoden und Software.
Im März 2025 wurde auch der erste größere Datensatz veröffentlicht, der während der regulären Himmelskartierung gesammelt wurde. Darin befinden sich mehr als 26 Millionen Galaxien, die in einem kleinen, aber repräsentativen Teil des Himmels aufgenommen wurden, was nur einen Bruchteil der geplanten endgültigen Abdeckung ausmacht. Bereits diese frühe Stichprobe ermöglichte die Erstellung eines Katalogs von Hunderttausenden von Galaxien mit gemessenen Eigenschaften – von der Morphologie und Farbe bis hin zu Hinweisen auf die Geschichte der Sternentstehung.
Euclid identifizierte in diesen Daten auch Hunderte von starken Gravitationslinsen, einschließlich spektakulärer sogenannter Einstein-Ringe, bei denen eine massive Galaxie oder ein Galaxienhaufen das Licht eines ferneren Objekts in einen fast perfekten Kreisbogen beugt. Solche Systeme sind außerordentlich nützlich für die präzise Messung der Massenverteilung, insbesondere der dunklen Materie, in den Linsen, aber auch für die Untersuchung sehr weit entfernter, ansonsten zu schwacher Galaxien. Wissenschaftler beschrieben die Reihe von Entdeckungen als „Lawine neuer Erkenntnisse“ und betonten, dass sich das wahre Potenzial der Mission erst zu entfalten beginnt.
Warum Balkenspiralgalaxien für die Kosmologie wichtig sind
NGC 646 zeichnet sich nicht nur durch Schönheit aus; sie ist auch als Beispiel einer Balkenspiralgalaxie interessant. In solchen Systemen wirkt der zentrale Sternenbalken wie ein Gravitationstransporter, der Gas aus den äußeren Teilen der Scheibe zum Kern leitet. Dies kann eine intensivere Sternentstehung in den inneren Regionen auslösen, aber auch das zentrale supermassive Schwarze Loch füttern, falls vorhanden. Während sich der Balken entwickelt, ändert sich auch die Verteilung von Sternen und Gas, sodass die Struktur der Galaxie direkt mit ihrer Geschichte verbunden ist.
Beobachtungen naher Galaxien zeigen, dass Balkenstrukturen heute sehr häufig sind – Schätzungen besagen, dass sie in mindestens einem Drittel der sichtbaren Spiralgalaxien vorkommen, vielleicht sogar mehr. Im früheren Universum waren Balkengalaxien jedoch seltener. Dies deutet darauf hin, dass Balken entstehen und stärker werden, wenn Galaxien altern, wenn sich ihre Scheiben stabilisieren und wenn die gravitative Massenverteilung günstiger für die Bildung solcher Strukturen wird.
Genau hier kann Euclid eine neue Ebene des Verständnisses bieten. Seine Fähigkeit, in kurzer Zeit riesige Gebiete des Himmels aufzunehmen, bedeutet, dass Wissenschaftler eine statistisch extrem große Stichprobe von Galaxien unterschiedlicher Formen, Größen und Entfernungen erhalten werden. Durch den Vergleich von Galaxien wie NGC 646, die wir relativ nahe sehen, mit denen, deren Licht wir aus einer viel früheren Phase des Universums beobachten, ist es möglich zu verfolgen, wie sich die Häufigkeit von Balken durch die kosmische Zeit verändert. Dies gibt Einblick darin, wie Scheiben reifen, wie dunkle Materie im Halo um Galaxien verteilt ist und wie Gas allmählich in Sterne übergeht.
NGC 646 ist zusätzlich interessant, da sie als Galaxie mit geringer Oberflächenhelligkeit klassifiziert wird – ihre Scheibe ist relativ diffus und leuchtet schwach pro Flächeneinheit. Solche Galaxien waren lange Zeit eine Herausforderung für die Beobachtung, da ihr Licht leicht von der Hintergrundlumineszenz und dem Rauschen „verschluckt“ wurde. Euclids Instrumente, optimiert für die Detektion sehr schwacher Strukturen, machen genau solche Objekte zu einem natürlichen Ziel und öffnen ein Fenster in das bisher wenig erforschte Segment des „dunklen Randes“ galaktischer Scheiben.
Ein Universum, das sich langsam abkühlt
Das breitere wissenschaftliche Bild, in das Galaxien wie NGC 646 passen, besagt, dass sich das Universum in einer späteren, ruhigeren Phase seiner Entwicklung befindet. Analysen der Euclid-Daten in Kombination mit Messungen des Weltraumteleskops Herschel deuten darauf hin, dass die Sternentstehungsrate im Universum ihren Höhepunkt bereits vor mehr als zehn Milliarden Jahren erreicht hat. Seitdem nimmt die durchschnittliche Geschwindigkeit der Entstehung neuer Sterne allmählich ab, während die Galaxien langsam „abkühlen“ und ihre Gasvorräte erschöpfen.
Obwohl Sterne noch sehr lange entstehen werden – nach einigen Schätzungen Billionen von Jahren –, bestätigen aktuelle Forschungen, dass die Ära der intensivsten Sternentstehung hinter uns liegt. In diesem Zusammenhang dienen Euclids Beobachtungen heutiger Galaxien als eine Art Inventar der späten Phase des Universums: Sie zeigen, wie die Verteilung von Sternen, Gas und Staub nach dem „goldenen Zeitalter“ der Sternentstehung ist. In Galaxien wie NGC 646 werden immer noch neue Sterne geboren, insbesondere in den Spiralarmen, aber der globale Trend geht in Richtung einer allmählichen Beruhigung.
Für die Kosmologie ist es entscheidend zu verstehen, wie diese langfristige Evolution mit der Wirkung der dunklen Energie zusammenhängt, die die Ausdehnung des Universums beschleunigt. Während sich der Raum immer schneller ausdehnt, entfernen sich Galaxien voneinander, und die Gravitationskraft kann diesem Trend immer schwerer entgegenwirken. Euclids großflächige Kartierung wird es ermöglichen, verschiedene Modelle der dunklen Energie zu überprüfen und genau zu beschreiben, wie sich die Strukturen des Universums unter ihrem Einfluss entwickeln.
Der Preis der Präzision: vom Instrument zur Analyse
Damit Bilder wie dieses von NGC 646 sowohl schöne visuelle Materialien als auch zuverlässige wissenschaftliche Daten sind, ist eine komplexe Verarbeitung erforderlich. Die Daten aus Euclids Detektoren durchlaufen eine Reihe von Schritten: Entfernung von instrumentellen Artefakten, astrometrische und photometrische Kalibrierung, Stapelung (Stacking) mehrerer Belichtungen sowie die Erstellung von Objektkatalogen. Bei den frühen Demonstrationsbeobachtungen wurden spezialisierte Bearbeitungen entwickelt, die die feine Struktur der Spiralarme bewahren und gleichzeitig sicherstellen, dass messbare Parameter – wie Helligkeit, Farbe und Form – in seriösen statistischen Analysen verwendet werden können.
Euclid ist besonders empfindlich für sehr schwaches, diffuses Licht und setzt damit neue Standards in der Erforschung von Galaxien mit geringer Oberflächenhelligkeit und ausgedehnten Sternenhalos um Galaxien. Im Fall von NGC 646 bedeutet dies, dass Astronomen nicht nur die helle Scheibe untersuchen können, sondern auch subtile Strukturen in den äußeren Teilen, wo sich oft die „historische Aufzeichnung“ von Verschmelzungen mit kleineren Satellitengalaxien und Gezeiteninteraktionen verbirgt.
Ein europäisches Projekt mit globaler Reichweite, unter Beteiligung Kroatiens
Euclid ist ein typisches Beispiel für ein großes internationales Unterfangen, an dem Dutzende von wissenschaftlichen Instituten, Industriepartnern und Weltraumorganisationen beteiligt sind. Neben der ESA und ihren Mitgliedstaaten spielen auch Partnerorganisationen außerhalb Europas eine Schlüsselrolle, darunter die NASA, die mit einzelnen Komponenten und Fachwissen beigetragen hat. Das gemeinsame Ziel ist es, eine offene wissenschaftliche Ressource zu schaffen, aus der Tausende von Forschern weltweit jahrelang schöpfen werden.
Die Republik Kroatien arbeitet mit der ESA auf der Grundlage eines Kooperationsabkommens und des Status eines „European Cooperating State“ zusammen, das 2023 unterzeichnet wurde. Dieser Rahmen erleichtert es einheimischen Institutionen und Unternehmen, an Projekten wie Euclid teilzunehmen, sei es durch Softwareentwicklung, Datenverarbeitung oder spezialisierte technische Dienstleistungen. Obwohl die direkten Beiträge einzelner Staaten in so großen Missionen schwer unterscheidbar sind, bedeutet die Tatsache, dass Kroatien am europäischen Weltraumökosystem teilnimmt, dass auch einheimische Wissenschaftler und Ingenieure an der Nutzung der Euclid-Daten beteiligt sein können.
Für Studenten der Physik, Informatik und des Ingenieurwesens eröffnet dies Möglichkeiten, an Spitzenproblemen zu arbeiten – von maschinellen Lernalgorithmen zur Galaxienerkennung bis hin zur Entwicklung von Visualisierungen, mit denen komplexe kosmologische Ergebnisse der breiten Öffentlichkeit näher gebracht werden. Das Bild von NGC 646 ist somit nicht nur ein „Urlaubsgruß“ aus dem Weltraum, sondern auch eine Erinnerung daran, dass europäische und kroatische Institutionen am globalen Wettlauf um das Verständnis des Universums teilnehmen.
Eine himmlische Girlande als Vorbote des großen kosmologischen Atlasses
Die Aufnahme von NGC 646 ist nur ein kleiner Ausschnitt eines riesigen Mosaiks, das Euclid während seiner mehrjährigen Mission zusammensetzt. Bis Ende 2026 ist die Veröffentlichung des ersten umfassenden Datensatzes aus einjährigen Beobachtungen geplant, der etwa 1900 Quadratgrad des Himmels abdecken wird – etwa 14 Prozent der für das gesamte Projekt vorgesehenen Gesamtfläche. In diesen Daten werden Hunderttausende von Galaxien in außergewöhnlicher Auflösung aufgezeichnet sein, von einfachen, schwachen Zwergsystemen bis hin zu massiven Haufen, in denen ganze galaktische Städte kollidieren.
Für Wissenschaftler werden diese Aufnahmen eine unerschöpfliche Informationsquelle darüber darstellen, wie Galaxien entstehen, wie sie verschmelzen und wie sie von Schwerkraft, dunkler Materie und dunkler Energie geformt werden. Für die Öffentlichkeit bieten Fotos wie dieses von NGC 646 die Möglichkeit, Weltraumforschung als Teil des Alltags zu erleben – sei es als Inspiration während der Feiertage oder als Anlass für Gespräche darüber, was es bedeutet, auf einem kleinen Planeten innerhalb einer Spiralgalaxie zu leben, in einem Universum voller Strukturen, die glitzernden Girlanden ähneln.
Euclid wird in den kommenden Jahren weiterhin neue Bilder senden und Daten messen, die allmählich seinen „kosmischen Atlas“ füllen werden. Die Galaxie NGC 646 wird als eine der frühen Postkarten dieses großen Unterfangens in Erinnerung bleiben – ein visuell beeindruckendes Symbol für die Tatsache, dass trotz der langsamen Abkühlung des Universums unsere Neugier nicht abkühlt, sondern erst neue Gründe bekommt, immer weiter zu blicken.
Quellen:
- Euclid-Konsortium – Blog-Beitrag „Happy Holidays 2025“ mit Beschreibung der Galaxie NGC 646 und Euclids Urlaubsbild (Link)
- Copernical – Artikel „Euclid’s galaxy garland“ über das Bild der Galaxie NGC 646 und die ersten Jahre der Euclid-Mission (Link)
- COSMOS / ESA – offizielle Seite der Euclid-Mission mit Beschreibung der Ziele, Instrumente und des Umfangs der Himmelsdurchmusterung (Link)
- ESA – „Euclid’s first images: the dazzling edge of darkness“ – Veröffentlichung über die ersten Vollfarbbilder und die Möglichkeiten des Teleskops (Link)
- Euclid ERO – offizielle Seite für die frühe öffentliche Freigabe von Daten und die ersten wissenschaftlichen Ergebnisse der Mission (Link)
- NGC 646 – enzyklopädische Daten über die Galaxie, Entfernung, Fluchtgeschwindigkeit und Status als Balkenspiralgalaxie mit geringer Oberflächenhelligkeit (Link)
- Reuters – Artikel über die erste große Veröffentlichung von Euclid-Daten im Jahr 2025 und die Erstellung des kosmologischen Atlasses (Link)
- The Guardian / AP – Artikel über Einstein-Ringe und Gravitationslinseneffekt, beobachtet mit Euclid, und die Bedeutung für die Erforschung der dunklen Materie (Link)
- LiveScience – Analyse der Daten von Euclid und Herschel über den Rückgang der Sternentstehungsrate und die „Abkühlung“ des Universums (Link)
- ESA / Ministerium für Wissenschaft, Bildung und Jugend Kroatiens – Informationen über den Status der Republik Kroatien als europäischer Kooperationsstaat der Europäischen Weltraumorganisation (European Cooperating State) und den Kooperationsrahmen (Link)
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Erstellungszeitpunkt: 3 Stunden zuvor