Ein koffergroßer Satellit versteckt sich hinter dem Mond, um das leiseste Radioflüstern des Universums zu empfangen

Ein winziger, in Großbritannien entwickelter Satellit in der Größe eines kleinen Handgepäckkoffers könnte eine der größten Fragen der Kosmologie beantworten: Was geschah in den rund 150 Millionen Jahren des kosmischen 'Dunklen Zeitalters', bevor die ersten Sterne des Universums erschienen?

Ein internationales Wissenschaftlerteam unter der Leitung der University of Cambridge will die dunkle Seite des Mondes als Schutzschild nutzen, damit der Satellit — CosmoCube genannt — sämtliches Rauschen von der Erde abschirmen und einem schwachen Flüstern aus dem frühen Universum lauschen kann. Bei diesem Flüstern handelt es sich um die 21-Zentimeter-Linie, ein Signal, das Wasserstoffatome in der Zeit zwischen dem Nachglühen des Urknalls und dem Kosmischen Morgen aussandten, als Kernfusion die ersten Sterne entzündete. Diese Epoche wurde noch nie direkt beobachtet.

Ein Signal aus einer Zeit vor mehr als 13,5 Milliarden Jahren ist mit erdgebundenen Teleskopen äußerst schwer zu empfangen: Die Ionosphäre blockiert die relevanten Frequenzen, und FM-Radio, Satelliten und Telekommunikation übertönen es. Der Mond bietet einen natürlichen Schutz. Während CosmoCube die erdabgewandte Seite des Mondes umkreist, ist er für etwa 40 Minuten jeder zweistündigen Umlaufbahn vor dem Rauschen der Erde geschützt. Über eine geplante zweijährige Mission würde er rund 1.000 Stunden Daten über eine der letzten unerforschten Epochen des Universums sammeln.

Die von der UK Space Agency finanzierte Mission soll auch die Rolle der Dunklen Materie untersuchen. 'Diese Emission von Wasserstoff nach dem Urknall, aber vor den ersten Sternen, wird uns hoffentlich ermöglichen, die Rolle der Dunklen Materie im frühen Universum zu verstehen — wie sie Wasserstoff zu den ersten Sternen und Galaxien zusammenzog', sagte der Hauptautor Professor Eloy de Lera Acedo vom Cavendish Laboratory in Cambridge.

CosmoCube wird bei extrem niedrigen Frequenzen zwischen 10 und 50 MHz arbeiten — weit außerhalb der Reichweite erdgebundener Teleskope — und in der Mondumlaufbahn eine lange, leichte Radioantenne entfalten. Ein 'Dicke-geschalteter' Kalibrator gleicht interne Drift aus; auf der Erde entfernen Bayes'sche Methoden Vordergrundrauschen aus unserer eigenen Galaxie. Die Plattform namens SSTL-21 wird in Großbritannien von Surrey Satellite Technology Limited entwickelt, mit akademischen Partnern wie der University of Portsmouth und STFC RAL Space.

Die Forscher hoffen, CosmoCube innerhalb der nächsten fünf Jahre starten zu können; das Team hat kürzlich auf den ESA-Aufruf für mini-Fast-Missionen mit einem Missionskostenziel von unter 50 Millionen Euro reagiert. Details wurden in Nature Astronomy veröffentlicht. 'Abgesehen von der Wissenschaft macht unsere Mission ihre Größe einzigartig: Wir erforschen die frühesten, tiefsten Teile des Dunklen Zeitalters, die andere nicht erreichen — aber mit einer kompakten, relativ kostengünstigen Plattform', sagte de Lera Acedo.