Am 10. Juni hat die Europäische Weltraumorganisation (ESA) die Entwicklung eines neuen Weltraumteleskops genehmigt, dessen Aufgabe darin besteht, die schwachen Halos und fadenförmigen Sternströme zu untersuchen, die Galaxien umgeben. Das auf den Namen ARRAKIHS getaufte, 320 Millionen Euro teure Weltrauminstrument kartiert diese schwachen Strukturen, um Modelle zur Entstehung von Galaxien zu überprüfen.

Die Sternströme sind Überreste von Zwerggalaxien, die durch die Schwerkraft größerer Galaxien auseinandergerissen wurden. Mit der Zeit verteilen sich diese Stränge im diffusen Sternhalo der Galaxie. Durch die Messung der Eigenschaften solcher Überreste können Experten vergangene Verschmelzungen rekonstruieren und Erkenntnisse darüber gewinnen, wie sich Galaxien entwickeln.

Sternströme wurden bereits zuvor in der Milchstraße und einigen benachbarten Galaxien identifiziert. ARRAKIHS jedoch – dessen Start für Ende 2030 geplant ist – könnte diese Beobachtungen dramatisch erweitern, indem es etwa 80 der Milchstraße ähnliche in einer Entfernung von 50 bis 130 Millionen Lichtjahren. Das Ziel von ARRAKIHS ist es, eine Antwort auf eine der Schlüsselfragen der Kosmologie zu geben, sagt Rafael Guzmán, Leiter der Mission und Astronom am Physikalischen Institut von Kantabrien, nämlich wie sich Galaxien ähnlich der Milchstraße entwickeln.

Nachdem ARRAKIHS Dutzende von Halos und Strömungen entdeckt hat, können die Forscher untersuchen, ob die Entstehungsgeschichte der Milchstraße typisch ist. „Was wäre, wenn die Milchstraße einfach nur eine seltsame Galaxie wäre?“ – stellt Ana Bonaca, wissenschaftliche Mitarbeiterin an den Carnegie-Observatorien, die nicht zum Team gehört, die Frage. „Wie viel können wir tatsächlich über die Entstehung von Galaxien oder gar über die Kosmologie allein aus diesem einen Projekt erfahren?“

Die Bahnen der Sternströme könnten auch wichtige Informationen über die Natur der dunklen Materie liefern – jener unsichtbaren Materie, deren Masse die der gewöhnlichen Materie übersteigt und von der man annimmt, dass sie die Galaxien umgibt. „Aus der Form und den Krümmungen dieser Sternströme können wir ableiten, wie viel dunkle Materie vorhanden ist“, sagt Bonaca. Durch die Untersuchung der gewundenen Bahnen dieser Ströme können die Forscher die Verteilung der dunklen Materie um die Galaxien herum aufdecken, was wiederum dabei helfen kann, die möglichen Eigenschaften dieser schwer fassbaren Materie zu bestimmen.

ARRAKIHS – dessen Name neben einer Anspielung auf Frank Herberts „Dune“-Universum auch die Abkürzung für „Analysis of Resolved Remnants of Accreted Galaxies as a Key Instrument for Halo Surveys“ ist – ist die zweite „schnelle“, also Klasse-F-Mission der ESA. Diese Weltraumforschungsmissionen sind so konzipiert, dass sie innerhalb von zehn Jahren nach ihrer Auswahl entwickelt und gestartet werden.

ARRAKIHS wird vier Teleskope und Kameras einsetzen, die im nahen Ultraviolett-, im sichtbaren und im nahen Infrarotbereich arbeiten. Um Halos und Strömungen zu beobachten, die weitaus schwächer sind als das Hintergrundlicht des Weltraums, wird das System die Galaxien mit langen Belichtungszeiten beobachten und dabei digitale Verarbeitungstechniken mit Methoden kombinieren, die Streulicht herausfiltern. Guzmán vergleicht dies damit, als wolle man das Licht einer kleinen Taschenlampe vor den hellen Scheinwerfern eines Stadions wahrnehmen.

Letztendlich hofft Guzmán, dass ARRAKIHS bisher unerforschte Teile der Galaxien erschließt, um herauszufinden, wie diese entstanden sind. „Es ist genauso wichtig, den Entstehungsprozess unserer Galaxie zu verstehen, wie die Entstehung des Sonnensystems zu ergründen“, sagt er. „Dies ist Teil unseres Bestrebens, die Welt, in der wir leben, wirklich besser zu verstehen, und zwar auf den unterschiedlichsten Ebenen.“