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Der Dunklen Materie auf der Spur
Redaktion / DLR
astronews.com
14. Juni 2006
Unser Universum besteht zum Leidwesen der Astronomen zum
größten Teil aus etwas, das sie nicht kennen: aus Dunkler Materie und Dunkler
Energie. Für die Existenz dieser Hauptbestandteile des Weltalls gibt es zwar
zahlreiche Indizien, ein wirklicher Nachweis ist aber bislang nicht gelungen.
Ein europäisches Forscherteam hofft nun, dass PAMELA daran etwas ändert.
Das PAMELA-Flugmodell vor der Integration.
Foto: Universität Rom
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Eine noch ungelöste Frage in der Astrophysik ist Verteilung von Masse und
Energie im Universum. Einen Anteil an der Masse- und Energiebilanz trägt die so
genannte Dunkle Materie, die nicht optisch beobachtet werden kann. Ihre Existenz
wird zwar theoretisch vorhergesagt, nachgewiesen wurde sie bislang jedoch nicht.
Hierfür haben sich Wissenschaftler aus sechs Ländern zum Projekt PAMELA (Payload
for Antimatter Matter Exploration and Light nuclei Astrophysics)
zusammengeschlossen. Auch die Raumfahrt-Agentur des Deutschen Zentrums für Luft-
und Raumfahrt (DLR) ist an der Mission beteiligt, die am 15. Juni 2006 mit einer
Sojus-Rakete von Baikonur aus starten wird. Die Missionsdauer ist auf
drei Jahre bemessen.
Die Gesamtmasse des Universums soll zu etwa 5 Prozent aus "normaler" Materie, zu
20 Prozent aus Dunkler Materie und zu 75 Prozent aus Dunkler Energie, also nicht
leuchtende Energie, die keine elektromagnetischen Wellen abstrahlt, bestehen.
Als Fundorte der Dunklen Materie werden vorwiegend sehr große Blasen mit rund
1.000 Lichtjahren Durchmesser erwartet. Die Geschwindigkeit dieser Partikel kann
bis etwa 9 Kilometer pro Sekunde betragen, was auf Temperaturen bis etwa 10.000
Grad Celsius schließen lässt.
Mit der Mission PAMELA wird sowohl der Ursprung der energiereichen "normalen"
Materie und ihrer Ausbreitung im interstellaren Raum untersucht, als auch die
Natur der Dunklen Materie. PAMELA misst hierfür Teilchen und Antiteilchen aus
dem Weltraum, die so genannte kosmische Strahlung, um deren Entstehung und
Beschleunigung zu studieren. Wissenschaftler aus Deutschland, Italien, Schweden,
Russland, USA und Indien arbeiten zusammen, um die Existenz oder das Fehlen von
Antimaterie im Universum nachzuweisen.
Das Experiment besteht aus einem Magnetspektrometer, das in Kombination mit
einem Kalorimeter zur Bestimmung der Wärmekapazitäten in den untersuchten
Regionen und einem Flugzeitmesser eingesetzt wird. Die Geräte untersuchen die
aus dem tiefen Weltraum einfallenden energiereichen Teilchen auf Ladung,
Ladungsvorzeichen (Materie oder Antimaterie), Impuls und Masse.
PAMELA wird als zweite Nutzlast des russischen Erderkundungs-Satelliten
Resurs-DK-1 gestartet. Resurs-DK1 ist ein
Multi-Spektral-Fernerkundungs-Satellit mit Sensoren, die im Bereich des
sichtbaren Lichts arbeiten. PAMELA fliegt als so genannte Piggy-Back-Nutzlast
bei Resurs-DK1 mit und ist untergebracht in einem seitlich befestigten
Druckcontainer, der schwenkbar am Satellit montiert ist. Die Mission wird von
der Bodenstation NTsOMZ bei Moskau aus kontrolliert.
Das Experiment steht unter der wissenschaftlichen Leitung von Prof. Piergiorgio
Picozza von der Universität Rom. PAMELA wurde mit Mitteln des Istituto Nazionale
di Fisica Nucleare (INFN) sowie der Raumfahrt-Agenturen aus Italien (ASI) und
Russland (RKA) entwickelt und gebaut. Das italienisch-russische Team wird
unterstützt durch deutsche Wissenschaftler von der Universität Siegen. Das
Projekt unter der Leitung von Prof. Manfred Simon wird von der DLR
Raumfahrt-Agentur im Rahmen des Nationalen Raumfahrtprogramms mit bislang etwa 3
Millionen Euro gefördert.
Die Universität Siegen ist an der Entwicklung und dem Bau des
Magnetspektrometers maßgeblich beteiligt. Der Permanentmagnet stammt von der
Firma Vakuumschmelze in Hanau. Weiterhin ist die Universität Siegen an der
Entwicklung und dem Bau der Flugzeitmessung, der Photoröhren und der
elektronischen Ausleseeinheit beteiligt. Wissenschaftler der Universität Siegen
haben bei der Missionsgestaltung und Datengewinnung mitgewirkt und unterstützen
die italienischen Partner bei der Integration der Instrumente sowie bei den
vorbereitenden Bodentests. Parallel zur Hardware-Beteiligung ist die Universität
Siegen involviert in die Software-Entwicklung für die Online-Kontrolle des
Experiments, für die Bodensimulation und für die Datenanalyse am Boden.
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