Die Kombination von Romans grossem Blickfeld mit der breiteren Wellenlängenabdeckung von Hubble und den detaillierteren Beobachtungen von Webb wird einen umfassenderen Blick auf das Universum ermöglichen. Die Simulation umfasst einen Bereich von zwei Quadratgrad am Himmel, was etwa der zehnfachen scheinbaren Grösse des Vollmondes entspricht und über 5 Millionen Galaxien enthält. Sie basiert auf einem bewährten Modell zur Entstehung von Galaxien, das unser derzeitiges Verständnis der Funktionsweise des Universums widerspiegelt. Mit einer äusserst effizienten Technik kann das Team in weniger als einem Tag mehrere zehn Millionen Galaxien simulieren – etwas, das mit herkömmlichen Methoden Jahre dauern könnte. Wenn Roman gestartet ist und erste Daten liefert, können Wissenschaftler diese mit einer Reihe solcher Simulationen vergleichen und ihre Modelle so einem ultimativen Test unterziehen. Dies wird dazu beitragen, die Physik der Galaxienentstehung, die dunkle Materie und vieles mehr zu entschlüsseln.
Das kosmische Netz entschlüsseln
Galaxien und Galaxienhaufen leuchten in Klumpen entlang unsichtbarer Fäden aus dunkler Materie in einem Gewebe von der Grösse des beobachtbaren Universums. Mit einem ausreichend breiten Blick auf dieses Gewebe ist zu erkennen, dass die grossräumige Struktur des Universums netzartig ist, mit Strängen, die sich über Hunderte Millionen Lichtjahre erstrecken. Galaxien befinden sich hauptsächlich an den Schnittpunkten der Filamente, mit riesigen «kosmischen Leerstellen» zwischen all den leuchtenden Strängen.
Klumpen zogen immer mehr Material an
Wenn man das Universum zurückspulen könnte, würde es ganz anders aussehen. Anstelle von riesigen, leuchtenden Sternen, die spärlich über Galaxien verstreut sind, die jeweils durch noch grössere Entfernungen voneinander getrennt sind, wäre ein Meer aus Plasma (geladenen Teilchen) zu sehen. Diese Ursuppe war fast vollständig gleichmässig, aber es gab winzige Knoten. Da diese Klumpen etwas dichter waren als ihre Umgebung, hatten sie eine etwas grössere Anziehungskraft. Über Hunderte Millionen von Jahren zogen die Klumpen immer mehr Material an. Sie wuchsen so gross, dass sie Sterne bildeten, die durch die Schwerkraft zu der dunklen Materie hingezogen wurden, die das unsichtbare Rückgrat des Universums bildet. Galaxien entstanden und entwickelten sich weiter, und schliesslich entstanden Planetensysteme wie das unsere.
Mehrere Hunderttausend Bilder
Durch den Panoramablick, den das Roman-Teleskop ermöglicht, wird zu sehen sein, wie das Universum in verschiedenen Stadien aussah. Obwohl Astronomen beispielsweise «Halos» aus dunkler Materie entdeckt haben, die Galaxien umgeben, sind sie sich nicht sicher, wie diese entstanden sind. Indem Roman beobachtet, wie die durch dunkle Materie verursachte Gravitationslinse das Aussehen weiter entfernter Objekte verzerrt, wird er den Wissenschaftlern helfen, zu verstehen, wie sich die Halos im Laufe der kosmischen Zeit entwickelt haben. «Roman wird jedes Jahr etwa 100’000 Bilder aufnehmen», sagt Jeffrey Kruk, Astrophysiker am Goddard Space Flight Center.
Dunkle Materie
Wissenschaftler wollen herauszufinden, woraus dunkle Materie besteht. Mit dem Roman Teleskop kann die Struktur und Verteilung sowohl von normaler Materie als auch von dunkler Materie über Raum und Zeit hinweg untersucht werden. Wissenschaftler vermuteten erstmals vor über 80 Jahren die Existenz von Dunkler Materie, als der schweizerisch-amerikanische Astronom Fritz Zwicky beobachtete, dass sich Galaxien im Coma-Haufen so schnell bewegten, dass sie eigentlich ins All geschleudert worden wären – dennoch blieben sie durch unsichtbare Materie gravitativ an den Haufen gebunden. In den 1970er Jahren entdeckte die amerikanische Astronomin Vera Rubin das gleiche Problem in einzelnen Spiralgalaxien. Sterne am Rand der Galaxie bewegen sich zu schnell, um von der leuchtenden Materie der Galaxie gehalten zu werden – es muss viel mehr Materie vorhanden sein, als wir in diesen Galaxien sehen können, um die Sterne in ihrer Umlaufbahn zu halten. Seit diesen Entdeckungen versuchen Wissenschaftler, das Rätsel anhand spärlicher Hinweise zu lösen.
Nancy Grace Roman
wurde am 16. Mai 1925 als Tochter des Geophysikers Irwin Roman und der Musiklehrerin Georgia Smith Roman geboren. Aufgrund der Arbeit ihres Vaters verbrachte sie ihre Kindheit damit, durch das Land zu ziehen und lebte in Städten wie Nashville, Reno und Baltimore. Ihre Mutter nahm sie mit auf Spaziergänge in der Natur, um Vögel und Bäume zu beobachten, aber am meisten faszinierten sie die Sternbilder. In der 6. Klasse gründete Roman mit ihren Freunden einen Astronomie-Club, und in der 7. Klasse wusste sie bereits, dass sie ihr Leben dem Studium des Kosmos widmen wollte.
Als Frau in der Wissenschaft stiess Nancy Grace Roman fast überall auf Skepsis oder Ablehnung. «Mir wurde von Anfang an gesagt, dass Frauen keine Wissenschaftlerinnen sein können», erzählte sie oft. Ihr Highschool-Berater spottete über ihren Wunsch, Algebra statt Latein zu belegen, und ein College-Professor gab ihr das höchste Lob, das sie bisher erhalten hatte: dass sie es als Frau in der Physik «vielleicht» schaffen könnte. Trotz aller Widerstände blieb Roman ihrem Wunsch, Astronomie zu studieren, treu und wurde schliesslich die erste weibliche Führungskraft der NASA.
Zu Romans Aufgaben bei der NASA gehörte es, Fördermittel für verschiedene Missionen zu beschaffen und zu verwalten. Sie mochte den Austausch mit Wissenschaftlern aus der internationalen Gemeinschaft und hatte das Gefühl, dass sie durch die Entscheidung, welche Projekte vorangetrieben wurden, einen grossen Einfluss ausüben konnte. Als Roman sich die Ziele und Bestrebungen der Wissenschaftler anhörte, wurde ihr eines klar: Es bestand ein starker Wunsch nach einem Weltraumteleskop.
Fast 20 Jahre später genehmigte der Kongress die Mission. Eine der bedeutendsten Leistungen von Roman war die Installation von Bildsensoren, sogenannten CCDs (Charge-Coupled Devices), anstelle der bisherigen Standardsensoren. Obwohl sie damals als Risiko galten, wurden CCDs später zum neuen Goldstandard für die astronomische Bildgebung. Roman traf sich regelmässig mit Wissenschaftlern, um die wissenschaftlichen Ziele für das Teleskop zu definieren und zu erörtern, wie die Mission gestaltet werden könnte, um diese Ziele zu erreichen. Dabei erstellte sie eine Reihe von Mindestanforderungen für das Teleskop, die sie als Grundlage für ihre Gespräche mit dem Kongress nutzte. Romans Engagement für das Hubble-Projekt veranlasste ihren Kollegen und späteren Chefwissenschaftler des Hubble-Projekts, Ed Weiler, ihr den Spitznamen «Mutter des Hubble» zu geben.
