Euclids Datensatz: Wie aus Galaxienbildern eine 3D-Karte wird

Die Entfernung wird aus Licht erschlossen

Euclid nutzt unter anderem Spektroskopie: Licht wird nach Wellenlängen aufgeteilt. Das dabei entstehende Spektrum enthält Informationen, die im gewöhnlichen Bild fehlen. Die ESA vergleicht diese Aufteilung anschaulich mit einem Regenbogen. ESA: „Just the beginning“

Spektren erlauben es, die Rotverschiebung von Galaxien zu messen: Lichtmerkmale erscheinen zu längeren Wellenlängen verschoben. Das kann durch die Expansion des Universums entstehen, aber auch durch Bewegung oder Schwerkraft. Wikipedia: Rotverschiebung, Einleitung Mit dem Zusammenhang zwischen kosmischer Expansion und Entfernung lässt sich daraus ihre räumliche Verteilung rekonstruieren. Diese Umrechnung ist ein astronomischer Schluss aus Messungen und einem Zusammenhang zur Expansion, kein direktes Ablesen einer Entfernungsskala. Wikipedia: Methoden, feste Revision

Im Laternenbeispiel wäre das die Zusatzinformation, die dem Foto Tiefe gibt. Man würde zunächst wissen, in welcher Richtung ein Lichtpunkt liegt. Erst die Entfernung entscheidet, wo er im räumlichen Plan landet. Eine längere Liste von Lichtpunkten ersetzt diesen zweiten Schritt nicht: Sie macht das Foto umfangreicher, aber noch nicht dreidimensional.

Was die großen Zahlen zählen

Die Veröffentlichung umfasst rund 13 Monate Beobachtungen. Die ESA nennt über 900 Millionen Galaxien und Spektren von mehr als 160 Millionen Quellen. Die breite Himmelsdurchmusterung umfasst 1900 Quadratgrad; die Freigabe enthält insgesamt 1,7 Millionen Gigabyte Daten. Quadratgrad bezeichnen eine Fläche am Himmel, keine Fläche im Weltraum. ESA: „Brand new science and discovery“

Diese Angaben zählen unterschiedliche Dinge. „Quelle“ bezeichnet hier ein erfasstes astronomisches Objekt und bedeutet nicht automatisch „Galaxie“. Ebenso wenig belegen die Zahlen eine spektroskopisch bestimmte Entfernung für jede abgebildete Galaxie. Wer aus den 900 Millionen sofort ebenso viele räumlich verortete Punkte macht, überspringt einen entscheidenden Auswertungsschritt.

Verzerrungen verraten unsichtbare Materie

Ein zweiter Zugang sind Gravitationslinsen: Materie lenkt das Licht dahinterliegender Galaxien ab und verändert deren scheinbare Form. Aus diesen Verzerrungen lässt sich auf die Materieverteilung schließen, einschließlich Dunkler Materie. Sie wird dabei über ihre Schwerkraftwirkung erschlossen. Wikipedia: Gravitationslinsen und Materieverteilung

Dabei müssen Forschende Verzerrungen durch die Instrumente berücksichtigen und korrigieren. Sonst könnten Eigenschaften der Aufnahme mit kosmischen Effekten verwechselt werden. Der Methodenabschnitt nennt diese Kalibrierung ausdrücklich als Voraussetzung brauchbarer Messungen. Wikipedia: Anforderungen an die Bildmessung

Eine Karte als Werkzeug für kosmische Fragen

Euclid untersucht die Geschichte der Expansion und die Entstehung kosmischer Strukturen. Dazu verbindet die Mission Galaxienverteilung und Lichtverzerrung über verschiedene Entfernungen hinweg. Das soll helfen, die Rolle Dunkler Energie bei der beschleunigten Ausdehnung zu verstehen. Die Karte ist ein Werkzeug dafür, keine bereits gefundene Erklärung ihrer Natur. Wikipedia: wissenschaftliche Ziele

Was als Nächstes geplant ist

Nach Angaben des beteiligten Max-Planck-Instituts für Astronomie deckt die Freigabe etwa 14 Prozent der geplanten Durchmusterungsfläche ab. Das ist ein Anteil am Missionsplan, nicht am gesamten Universum. Für Mitte 2027 sind weitere Teile von DR1 angekündigt, darunter Daten zu schwachen Gravitationslinsen und zur kosmischen Struktur. Der Termin ist eine Planung. MPIA: weitere DR1-Planung