Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) hat die Durchführung einer neuen Mission beschlossen: ARRAKIHS  soll die lichtschwachen und unerforschten Strukturen des Universums näher untersuchen. Mit an Bord ist das Grazer Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW), das federführend am Bau von Komponenten für die wissenschaftliche Nutzlast der Mission beteiligt ist. Starten soll die Mission im Jahr 2030.

Der Geschichte der Galaxien auf der Spur

Der Name der Mission steht für "Analysis of Resolved Remnants of Accreted galaxies as a Key Instrument for Halo Surveys". Für Carole Mundell, Wissenschaftsdirektorin der ESA, ist ARRAKIHS eine "bahnbrechende und einzigartige Mission zur galaktischen Archäologie."

Bei Galaxien denkt man an eine leuchtende, spiralförmige Scheibe aus Sternen, Gas und Staub. Jede Galaxie umgibt jedoch ein viel größerer, kugelförmiger Bereich, der als "Galaxien-Halo" bezeichnet wird und größtenteils aus unsichtbarer dunkler Materie besteht, die als gravitativer Klebstoff der Galaxie fungiert. Dieser Halo enthält deutliche Spuren von der Entstehungsgeschichte der Galaxie. ARRAKIHS soll das schwache Licht aus den Halos naher Galaxien einfangen und so neue Details darüber liefern, wie sich Galaxien  bilden und weiter entwickeln.

Grazer Technik an Bord von ARRAKIHS

Die Mission muss extrem lichtschwache Objekte aufspüren. Zu diesem Zweck wird ARRAKIHS ein wissenschaftliches Instrument an Bord haben, das aus zwei Paaren von „Binokular-Teleskopen“ besteht, also insgesamt vier Kameras. Jede Kamera liefert hochpräzise Photometrie eines relativ großen Teils des Himmels und ist auf einen anderen Wellenlängenbereich spezialisiert, der vom nahen Ultraviolett über das sichtbare Spektrum bis ins nahe Infrarot reicht. 

Die Weltraumforscher:innen der ÖAW sind federführend beim Bau der EBOX beteiligt, dem wichtigsten elektronischen Teilsystem, das die wissenschaftlichen Beobachtungen der vier bildgebenden Sensoren sammelt, mit der Raumsonde kommuniziert und die Teleskope auf ihrer optimalen Temperatur hält. Das Institut liefert die Common Data Processing Unit (CDPU) und das Gehäuse der EBOX. Das Grazer Institut ist für die Integration der anderen Einheiten in der EBOX und für die Durchführung der erforderlichen Umwelttests, wie beispielsweise Vibrationstests sowie Tests im Thermal-Vakuum  zuständig.

Bestätigung für Grazer Weltraumforschung

Die Beauftragung durch die ESA stellt für das IWF eine große Chance dar. "Mit dem Bau der EBOX können wir die langjährige Tradition unserer Forschungsgruppe in der Raumfahrttechnik festigen und weiterhin modernste Raumfahrtelektronik entwickeln“, betont IWF-Gruppenleiter Gabriel Giono. "Wir können unsere Nachwuchsingenieur:innen auf zukünftige Herausforderungen vorbereiten und kreative Wege erkunden, wie wir die Möglichkeiten der Mission nutzen können, um die Forschungsziele unseres Instituts zu unterstützen", setzt er fort.

Neben dem IWF ist in Österreich auch die Universität Wien an ARRAKIHS beteiligt, die die Anwendungssoftware für den Betrieb des Instruments beisteuert.

Internationale Zusammenarbeit

ARRAKIHS entsteht in Zusammenarbeit zwischen der ESA und dem ARRAKIHS Mission Consortium. Das Konsortium wird vom Instituto de Física de Cantabria, Spanien, geleitet und umfasst mehr als 250 Wissenschaftler:innen und Ingenieur:innen aus sechs weiteren ESA-Mitgliedstaaten: Belgien, Norwegen, Österreich, Portugal, Schweden und die Schweiz. Großbritannien, Frankreich, Dänemark, die Niederlande, USA, Taiwan und Thailand liefern ebenfalls Beiträge.

Die Wissenschaft geht davon aus, dass Galaxien im Laufe der Zeit durch Verschmelzungen mit anderen wachsen. Da Galaxien-Halos so schwach leuchten, konnten bisher noch nicht genügend von ihnen untersucht werden, um sicher zu sein, dass die Modelle zur Galaxienentstehung – und damit auch die Rolle der Dunklen Materie – korrekt sind. "In Anbetracht der hochpräzisen photometrischen Fähigkeiten kann ARRAKIHS auch dazu verwendet werden, Transitbeobachtungen von bereits bekannten Exoplaneten zu sammeln, ähnlich wie es derzeit mit CHEOPS geschieht, und so das Vermächtnis von CHEOPS über die 2030er Jahre hinaus zu erweitern", freut sich IWF-Direktorin Christiane Helling.

ARRAKIHS wird ein neues Beobachtungsfenster mit Blick auf das weitgehend unerforschte Universum öffnen. Indem ARRAKIHS das Unsichtbare sichtbar macht, wird die Mission die Geschichte des Universums ergründen und aufzeigen, wie sich Galaxien, wie zum Beispiel unsere Milchstraße, bilden und entwickeln und damit eine der wichtigsten offenen Fragen der modernen Astrophysik zu beantworten versuchen.