Der SUPERMAN von Alpbach

Am Anfang stand die Theorie
12 September 2005

51 junge Forscher und Ingenieure aus Europa nahmen in diesem Jahr an der traditionellen Sommerschule Alpbach teil. Im Focus der Nachwuchsschmiede standen diesmal „Dunkle Energie und Dunkle Materie im Weltraum“.

Das malerische Bergdorf Alpbach in Tirol war bereits zum 29. Mal Gastgeber der Sommerschule junger Wissenschaftler und Ingenieure aus den Mitgliedsstaaten der Europäischen Weltraumorganisation ESA. Jedes Jahr steht ein ganz bestimmtes Thema der Weltraumforschung im Blickpunkt der Studien. Hierzu vermitteln die führenden Fachleute den Jungforschern die neuesten Erkenntnisse und stellen die Trends der Weltraumtechnologien vor.

In diesem Jahr machten sich die Teilnehmer der Sommerschule mit dem Thema „Dunkle Energie und Dunkle Materie im Weltraum“ vertraut. Dabei handelt es sich um die mysteriösesten Erscheinungen im Universum, die den Wissenschaftlern bisher bekannt sind. Dunkle Materie und Dunkle Energie können von den Experten mit den derzeit bekannten Gesetzen noch nicht richtig beschrieben werden, auch lassen sich beide nicht direkt beobachten. Trotzdem muss es diese Materieformen geben, denn nur mit ihrer Existenz lassen sich einige grundlegende Phänomene des Universums erklären, wie beispielsweise dessen Expansion. Bisher konnte lediglich nachgewiesen werden, dass etwa 70 % des Weltraums aus Dunkler Energie und 25 % aus Dunkler Materie bestehen. Nur 5 % sind der uns bekannten „normalen“ Materie zuzuordnen.

Vier Projektvorschläge

Tutoren unterstützen die Studenten bei ihrer Arbeit

Nach der theoretischen Aufarbeitung der Thematik musste das erworbene Wissen bei der Missionsplanung von den Teilnehmern in die Praxis umgesetzt werden. In vier Teams entwarfen die jungen Forscher wissenschaftliche Missionen, wie sie zwischen 2015 und 2025 im Rahmen der „Cosmic Vision“-Strategie der ESA realisiert werden könnten. Am letzten Tag der arbeitsintensiven Woche wurden die Arbeiten von einer internationalen Jury unter Vorsitz von Frau Catherine Turon, Professorin an der der Universität Meudon (Frankreich) und Vorsitzende der ESA Astronomy Working Group begutachtet. Die Jury war beeindruckt von den Leistungen der Studentinnen und Studenten.

Die vier Missionsvorschläge zeichneten sich nicht nur durch hohe fachliche Relevanz aus. Die jungen Teilnehmer hatten durchaus auch ein Gefühl für das „Marketing“ von Forschungsprojekten entwickelt, was sich in den griffigen Projektnamen, abgeleitet aus den kompletten Projektbezeichnungen, widerspiegelte: SUPERMAN, αLPBACH, VADER und DEMON.

Die beeindruckenden Missionsentwürfe

Internationale Teamarbeit bei der Erstellung der Missionsvorschläge

SUPERMAN steht für SUnyaew-Zeldovich B-Polarization ExploRing Microwave ANtenna und dient der Untersuchung einer bestimmten Polarisation der kosmischen Hintergrundstrahlung. Damit könnten neue Erkenntnisse über die geheimnisvolle Dunkle Energie gewonnen und vielleicht der indirekte Nachweis von Gravitationswellen erbracht werden. Ein zweites Ziel der Mission wäre die Durchmusterung des Himmels nach Galaxienhaufen mittels des Sunyaew-Zeldovich-Effektes. Nach diesem Effekt streuen Photonen der kosmischen Hintergrundstrahlung am heißen Gas in Galaxienhaufen. Damit könnten die Astrophysiker die Parameter kosmologischer Modelle genauer bestimmen.

Die αlpbach-Mission (Alpha Lyman Probe with Burst Afterglows in a Cosmological Hunt) ist für die Erforschung von Gamma Ray Bursts, also kurzzeitigen hochenergetischen Gammastrahlenausbrüchen konzipiert. Der kombinierte Einsatz verschiedener Detektoren würde die exakte Position derartiger Ausbrüche am Himmel bestimmen und das so genannte Nachglühen näher untersuchen, und zwar mit bisher nicht erreichter Genauigkeit.

VADER (The Very Ambitious Dark Energy Research Mission) ist für die Erforschung der „Dunklen Energie“ ausgelegt. Mittels zweier verschiedener Messmethoden soll ein Parameter, der die Dichte der Dunklen Energie mit ihrem Druck in Verbindung setzt, diese mit hoher Präzision messen. Mit diesen Daten erhoffen sich die Wissenschaftler eine weitere Eingrenzung der verschiedenen Theorien zur Dunklen Energie zu erreichen. Ein Röntgenteleskop und ein optisches Teleskop werden zum Studium von Galaxienhaufen sowie zur Bestimmung der Rotverschiebung und der Form der Galaxien eingesetzt.
Das VADER-Team wird sein ehrgeiziges Projekt weiterentwickeln, um es einem internationalen Symposium in Florida im Mai 2006 vorzustellen.

DEMON (Dark Energy and Matter Observational Nexus) ist eine Projektstudie zur Untersuchung des Aufbaus des Universums. Dabei wird der Einfluss von Dunkler Materie und Energie auf Galaxien untersucht, um so das Leistungsspektrum der Dunklen Materie zu ermitteln, woraus sich wieder Rückschlüsse auf die Dunkle Energie ziehen lassen. Die Gesamtmission benötigt eine Kombination verschiedener Teleskope im Weltraum sowie auf der Erde, mit denen etwa 50 000 neue Galaxienhaufen in einem weiten Wellenlängenbereich erfasst werden sollen.

Neben der fachlichen Qualität haben die Betreuer und Vortragenden vor allem das Engagement, die hohe Motivation und die reibungslose Zusammenarbeit aller Teilnehmer aus verschiedenen Nationen beeindruckt. „I saw Europe at work here in Alpbach.“ fasste einer der Juroren fasziniert zum Abschluss den Gesamteindruck zur Sommerschule 2005 zusammen.

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