Forscher planen, die statische Umlaufbahn des Mondes zu nutzen, um das „dunkle Zeitalter“ des Universums zu untersuchen. Ihr kleiner Satellit wird nach alten Wasserstoffsignalen und kosmischen Hinweisen suchen. Astronomen hoffen, Erkenntnisse über die „kosmische Morgendämmerung“ zu gewinnen, indem sie ein kleines Raumschiff einsetzen, das die andere Seite des Mondes umkreisen soll, um „alte Flüstern“ aus dem Weltraum aufzuspüren.
Künstlerische Darstellung des von Großbritannien geführten Cosmic Cube-Detektors. Die Sonde wird die andere Seite des Mondes umkreisen und auf „alte Flüstern“ aus dem frühen Universum achten. Bildnachweis: Nicolo Bernardini (SSTL Ltd) und Kaan Artuc (Universität Cambridge)
Der Zweck dieser Mission besteht darin, die frühen Tage des Universums kurz nach dem Urknall zu erforschen, als der Weltraum dunkel und frei von Sternen und Galaxien war.
Allerdings erfordert die Erforschung dieses kosmischen „dunklen Zeitalters“ eine Umgebung ohne Ablenkungen. Die Erde ist voller atmosphärischer Störungen und elektronischem Rauschen, was das Empfangen solch schwacher Funksignale zu einer großen Herausforderung macht.
Ein Modell des Cosmic CubeSat wird in der Einrichtung des Royal Aeronautics and Space Laboratory (RAL Space) thermischen Vakuumtests unterzogen. Bildnachweis: Dr. Will Granger, Royal Aerospace Laboratory
Dr. Eloy de Leila Acedo, der den Vorschlag beim Nationalen Astronomietreffen 2025 der Royal Astronomical Society in Durham vorbrachte, sagte: „Es wäre, als würde man versuchen, bei einem lauten Konzert nebenan ein Flüstern zu hören.“
Dies macht es sehr schwierig, schwache Signale von vor Milliarden Jahren zu empfangen. Um das spezielle Radiosignal von Wasserstoff, dem frühesten, grundlegendsten und am häufigsten vorkommenden chemischen Element im frühen Universum, zu erkennen, muss es ruhig sein. „Deshalb schlagen wir vor, einen kleinen Satelliten zu starten, der den Mond umkreist und Signale aufspürt, die Hinweise darauf geben könnten, wie alles begann und wie sich schließlich Strukturen wie Galaxien bildeten.“
Die von Großbritannien geleitete CosmoCube-Mission soll von der anderen Seite des Mondes aus operieren, wo der Mondkörper als massive Barriere gegen Funkstörungen von der Erde fungieren wird.
In dieser ruhigen Region gelegen, wird die Raumsonde in der Lage sein, „alten Flüstern“ zu „lauschen“ und wertvolle Daten über das dunkle Zeitalter und die kosmische Morgenröte des Universums zu sammeln – Epochen, die in der modernen Kosmologie weitgehend unbekannt sind.
Eine Darstellung des dunklen Zeitalters des Universums, nach dem Urknall und bevor sich die ersten Sterne und Galaxien bildeten. Bildquelle: University of Colorado Boulder
de Lera Acedo, Leiterin der Radioastronomie und Kosmologie an der Cavendish University of Cambridge, sagte: „Damit möchte CosmoCube uns helfen, besser zu verstehen, wie sich unser Universum von einem einfachen, dunklen Zustand in das komplexe, lichterfüllte Universum verwandelt hat, das wir heute sehen, das alle Sterne und Galaxien enthält. Entscheidend ist, dass es Wissenschaftlern auch dabei hilft, mysteriöse dunkle Materie und ihre Rolle bei der Gestaltung der Struktur dieser Universen zu untersuchen.“
CosmoCube wird über ein fein kalibriertes Radioradiometer mit geringer Leistung verfügen, das auf einer erschwinglichen Satellitenplattform montiert ist, die den Mond umkreisen soll. Das Instrument arbeitet mit einer niedrigeren Frequenz (10–100 MHz) und ist speziell für die Erkennung extrem schwacher Funksignale konzipiert, die im Hintergrundrauschen verborgen sind.
Eines der Ziele der Mission ist die Untersuchung der Hubble-Spannung – der anhaltenden Inkonsistenz zwischen der im frühen Universum gemessenen Expansionsrate des Universums und der aus jüngsten lokalen Beobachtungen abgeleiteten Rate.
Darüber hinaus könnten die gesammelten Daten neues Licht auf die Wechselwirkungen zwischen dunkler Materie und Baryonen (nichtgravitative Wechselwirkungen zwischen dunkler Materie und gewöhnlicher Materie) werfen und unser Verständnis der Physik des frühen Universums vertiefen.
Dieses sogenannte „dunkle Zeitalter“ ist eine der letzten unerforschten Grenzen der beobachtenden Kosmologie. Die Zeit vor der Geburt von Sternen bietet originelle Einblicke in die Entstehung der kosmischen Struktur, die Natur der Dunklen Materie und die Entwicklung des frühen Universums.
„Diese Radiowellen legen unglaubliche Distanzen zurück und transportieren nun auch Informationen über die Geschichte des Universums“, sagte CosmoCube-Forscher Professor David Bacon von der University of Portsmouth. „Der nächste Schritt besteht darin, auf die ruhigere Seite des Mondes zu gehen und die Botschaft zu empfangen.“
Der Cosmo Cube wird vom Science Bilateral Program der UK Space Agency unterstützt und von einem von Großbritannien geführten internationalen Konsortium mit Forschern der Universitäten Cambridge, Portsmouth und STFC RAL Space entwickelt.
Die Instrumentenentwicklung ist in vollem Gange, mit funktionsfähigen Laborprototypen und Umwelttests sowie einer wichtigen Zusammenarbeit mit Industriepartnern wie SSTL Ltd zur Entwicklung von Weltraumplattformen und Missionskonzepten.
Das Projektteam plant einen vier- bis fünfjährigen Startplan mit dem Ziel, bis 2020 die Mondumlaufbahn zu erreichen.
Zusammengestellt von /scitechdaily