Untersuchungen des Dunklen Universums

Der neue Spezialforschungsbereich (SFB) Dark UNiverse Explorations (DUNE) des Österreichischen Wissenschaftsfonds (FWF) ist eine Kooperation von Forscher:innen der Universitäten Innsbruck und Wien, sowie des Institute of Science and Technology Austria (ISTA). Eines der zentralen Ziele von DUNE ist es, mehr über die Dunkle Materie und die Dunkle Energie im Universum zu lernen. Zusammen machen diese unsichtbaren Komponenten 95% des Energiegehaltes des Universums aus, ihre jeweilige physikalische Natur ist aber immer noch weitgehend unbekannt. Weder die Dunkle Materie noch die Dunkle Energie können direkt beobachtet werden. Indirekt hinterlassen sie jedoch Signaturen, zum Beispiel in den Verteilungen und Eigenschaften von Galaxien, in der Anzahldichte massereicher Galaxienhaufen, sowie in winzigen Verzerrungen der beobachteten Galaxienformen durch den Gravitationslinseneffekt. Der Vergleich von Galaxienbeobachtungen mit theoretischen Modellen kann also Licht ins Dunkle Universum bringen. DUNE verwendet Beobachtungsdaten zweier neuer Weltraumteleskope: Die Euclid-Mission der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) ist im Juli 2023 gestartet und soll bis Ende des Jahrzehnts gestochen scharfe Bilder von mehr als einem Drittel des Nachthimmels liefern. Das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST), ein gemeinsames Projekt der amerikanischen NASA, der ESA und der kanadischen Weltraumorganisation CSA, erlaubt es Wissenschaftler:innen in kleinen Bereichen des Himmels sehr tief in die Vergangenheit des Universums zu blicken. Im Rahmen internationaler Forschungskollaborationen analysiert das DUNE Team Euclid-Daten an der Universität Innsbruck und Beobachtungsdaten vom JWST am ISTA. Um Rückschlüsse auf die Eigenschaften der Dunklen Materie und der Dunklen Energie abzuleiten, werden die Ergebnisse der Beobachtungen mit simulierten virtuellen Universen verglichen. Diese Simulationen werden an der Universität Wien (mit)entwickelt und modellieren die kosmische Strukturbildung in diesen digitalen Nachbauten unseres Universums: COLIBRE ist ein Simulationsprojekt, in dem wenige, aber besonders detailreiche Simulationen realisiert werden. Komplementär dazu sind die Simulationen aus dem DISCO-DJ Projekt, die schnell Vorhersagen für verschiedene Theorien erstellen und dabei den neuen österreichischen Großrechner MUSICA verwenden können. DUNE öffnet für Österreich ein neues Fenster zum Dunklen Universum und bringt uns den Antworten auf einige der größten Fragen der modernen Kosmologie einen Schritt näher. Links: - COLIBRE: www.colibre-simulations.org - Euclid: https://www.euclid-ec.org/ , https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Euclid - JWST: https://esawebb.org/, https://science.nasa.gov/mission/webb/ - DISCO-DJ: https://cosmology.univie.ac.at, https://arxiv.org/abs/2510.