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Einige der wichtigsten Fragen der modernen Wissenschaft lauten
- Wie entstand das Universum?
- Wie entwickelte es sich zu dem, was wir heute sehen?
- Und wie wird es sich zukünftig entwickeln?
Die für 2007 geplante  Planck
Satellitenmission der Europäischen Weltraumbehörde
(ESA) wird dazu beitragen, Antworten auf diese Fragen zu finden.
Plancks Aufgabe ist es, mit der größten bislang erreichten
Genauigkeit die Überreste jener Strahlung zu analysieren, die
unmittelbar nach dem Urknall das Universum ausfüllte und die wir
heute als Kosmischen Mikrowellenhintergrund (Cosmic Microwave
Backround, kurz CMB) beobachten. Winzigste Schwankungen in der
CMB-Temperatur geben Aufschluss über Größe, Alter und
Geometrie des Universums.
Der Planck-Satellit vermisst mehr als 95 Prozent
des Himmels, um die CMB-Strahlung zu detektieren und zu
charakterisieren. Die Empfängersysteme sind sehr empfindlich, da
sie auf extrem niedrige Temperaturen gekühlt werden, um die
Schwankungen der Wärmestrahlung des CMB, die sich wenige
Millionstel Grad um den Wert von drei Kelvin bewegen, messen zu
können. Die Empfänger sind fähig, Strukturen mit einer
Winkelgröße von einem Sechstel Grad zu sehen.
Die Planck-Mission vermisst den Himmel über
ein weites Frequenzspektrum (30 GHz - 1 THz). Dies wird es
ermöglichen, die ursprünglichen Signale des
Mikrowellenhintergrundes von dem Rauschen des Vordergrundes zu
unterscheiden. Das Herausfiltern der Störsignale wird exaktere
Ergebnisse ermöglichen als alle bisherige CMB-Beobachtungen vom
Boden, von Ballons oder vom Weltraum aus. Das Ergebnis der
Planck-Mission werden die genauesten Karten der Struktur des
Mikrowellenhintergrundes sein. Zur Vorbereitung der Mission
aber auch zur späteren Datenauswertung hat das MPA Planck Analyse Zentrum
(MPAC) ein komplettes Simulationspaket entwickelt, in dem
verschiedene Software Module aus der Planckkollaboration und
CMB-Forschung Eingang fanden. Es ist die am weitesten entwickelte
Simulationssoftware auf dem Gebiet des CMB.
Die Simulation geht von Größen wie der
Materiedichte, der Ausdehnungsgeschwindigkeit und der Krümmung
des Universums aus. Sie generiert daraus einen CMB, wie er den
theoretischen Annahmen entspricht. Zudem werden die Aktivitäten
des Planck-Satelliten simuliert. Es wird ein Datenstrom erzeugt, der
dem echten Datenfluss der zukünftigen Mission ähnelt; mit
dessen Hilfe kann die Analysesoftware auf ihre Funktionalität
getestet und optimiert werden.
Die Simulationspipeline wird die Datenauswertung
nicht nur vorwegnehmen, sondern auch nach Erhalt der Daten als
Analyseinstrument dienen, indem sie hilft, abzuschätzen, wie
zuverlässig die CMB-Daten und kosmologischen Informationen aus
dem Vordergrund- und Instrumentenrauschen herausgefiltert werden
können.
Eine vereinfachte Version der Planck
Simulationspipeline ist nun im Internet
zugänglich. Mit diesem Tool können Wissenschaftler
realistische Bilder des CMB erzeugen, wie sie von Planck beobachtet
werden. So kann man sehen, wie die Temperaturverteilung bei
veränderten kosmologischen Parametern variiert. Die
Web-Veröffentlichung ist sowohl als Anschauungsmaterial für
interessierte Laien als auch für einfache wissenschaftliche
Anwendungen geeignet. Sie ist ein Gemeinschaftsunternehmen von MPAC und dem German Astrophysical Virtual
Observatory (GAVO).
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