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Infrarotastronomie: Weltraumteleskop Planck geht das Kühlmittel aus

Das europäische Weltraumteleskop Planck

Für rund zweieinhalb Jahre beobachtete der europäische Forschungssatellit Planck den kosmischen Mikrowellenhintergrund mit einer bislang nie dagewesenen räumlichen Auflösung und hochpräzisen Erfassung der Strahlungsflüsse. Nun ist das flüssige Helium zur Kühlung der Instrumente nach 30 Monaten der Himmelsdurchmusterung zur Neige gegangen. Es diente dazu, die beiden Instrumente an Bord von Planck bis nahe an den absoluten Nullpunkt von –273 Grad Celsius zu kühlen. Ursprünglich war eine Messzeit von rund 15 Monaten geplant, aber die thermische Isolierung von Planck war so gut gelungen, dass der Satellit doppelt so lange durchhielt.

Das europäische Weltraumteleskop Planck | Das Weltraumteleskop Planck dient zur Erfassung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds. Hier ist er vor einem Ausschnitt der Wärmestrahlung unseres Milchstraßensystems zu sehen.
Planck wurde zusammen mit dem Infrarotsatelliten Herschel im Mai 2009 ins All gebracht. Er beobachtete den Himmel vom Lagrangepunkt L2 aus, der sich von der Sonne aus gesehen rund 1,5 Millionen Kilometer hinter der Erde befindet. Dort konnte er ungestört von der Wärmestrahlung der Sonne, der Erde und des Mondes den Himmel vollständig durchmustern, um damit die kosmische Hintergrundstrahlung mit einer zuvor unerreichten Genauigkeit zu kartieren. Die Himmelskarte ist noch nicht veröffentlicht, denn die Auswertung der Messdaten dauert noch an. Wegen der längeren Messdauer konnte Planck den Himmel fünf Mal vollständig erfassen, wodurch sich die Qualität des Himmelsatlas noch weiter steigern ließ. Ursprünglich waren nur zwei vollständige Himmelsabtastungen geplant. Erste im Jahr 2011 veröffentlichte Ausschnitte der Planck-Karten belegen die herausragende Qualität der Himmelsdurchmusterung, welche die Astronomen und Kosmologen auf viele Jahre beschäftigen wird.

Der Verlust des Kühlmittels bedeutet bedeutet jedoch noch nicht das Ende der Planck-Mission. Außer Betrieb genommen wurde das High Frequency Instrument (HFI), dass bis auf 2,7 Kelvin (–270 Grad Celsius) gekühlt werden musste, damit seine Eigentemperatur nicht die schwachen Signale des kosmischen Hintergrunds überlagerte. Aber das bei tieferen Frequenzen arbeitende Low Frequency Instrument (LFI) funktioniert auch bei einer Temperatur um –255 Grad Celsius. Sie wird durch thermische Schilde und aktive Kühlsysteme von Planck erreicht. LFI wird noch für rund ein Jahr Daten sammeln, die vor allem für die Kalibration der Himmelskarten dienen. Es soll den störenden Einfluss von Staub, Gasen und Sternen in unserem Milchstraßensystem genau erfassen, der die schwachen Signale des kosmischen Hintergrunds überlagert und seine präzise Kartierung behindert.

Mikrowellenkarte des gesamten Himmels | Dies ist eine frühe Karte des gesamten Mikrowellenhimmels, die bei der ersten Himmelsdurchmusterung von Planck gewonnen wurde. Sie ist auf die Ebene unseres Milchstraßensystems projiziert, die horizontal durch die Mitte der Karte verläuft. Die Karte wird von der Mikrowellenstrahlung unserer Galaxis dominiert. Oberhalb und unterhalb der Ebene des Milchstraßensystems schimmert in rötlichen Farbtönen der kosmische Mikrowellenhintergund durch.
Mit Planck blicken die Astronomen die Frühzeit des Universums zurück: Als es 380 000 Jahre alt war, wurde es kühl genug, so dass sich Elektronen mit Nukleonen zu Atomen zusammenschließen konnten. Erst dann wurde das Weltall für die elektromagnetische Strahlung durchlässig. Somit zeigt ein Blick auf die Karten von Planck, wie das Weltall vor rund 13,7 Milliarden Jahren aussah. Derzeit planen die am Planck-Projekt beteiligten Wissenschaftler die Freigabe der Daten über die Sternentstehung in Galaxien und in unserem Milchstraßensystem im Frühjahr 2012, und rund ein Jahr später möchten sie die endgültigen Himmelskarten mitsamt kosmologischen Auswertungen vorstellen.
  • Quellen
ESA, 16. Januar 2012

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