Hilferuf der Kosmologen
Bildverarbeitungsmethoden zur Ermittlung von gravitationsbedingten Verzerrungen auf Fotos gesucht.
Bildverarbeitungsmethoden zur Ermittlung von gravitationsbedingten Verzerrungen auf Fotos gesucht.
Um schwache Gravitationslinsenverzerrungen von Aufnahmen ferner Galaxien zu identifizieren und quantifizieren, haben Wissenschaftler einen Wettbewerb ausgerufen. Von neuen Ansätzen in der Bildanalyse erhoffen sie sich Rückschlüsse auf die Verteilung der dunklen Materie.
Abgesehen von Eigenschaften des primär beobachteten Objekte enthalten astronomische Aufnahmen noch eine Fülle weiterer Informationen. Massen- oder Energiedichten jeglicher Art zwischen Beobachter und ferner Lichtquelle führen unweigerlich zu Verzerrungen des Lichtweges. Dies ist eine Konsequenz der allgemeinen Relativitätstheorie – der Gravitationslinseneffekt.
Bei massiven Objekten – wie Galaxien – im Vordergrund der Lichtquelle sorgt dieser Effekt für eine eindrucksvolle, gut erkennbare Deformation des Hintergrundes. Der Einfluss kann jedoch beliebig schwach werden. Insbesondere ist auf Grund dunkler Materie von einem schwachen Linseneffekt nahezu aller Beobachtungen auszugehen. Hervorgerufen durch eine unbekannte Masse, kann eine quantitative Analyse der hervorgerufenen Verzerrungen jedoch Aufschluss über deren Verteilung geben. Stärker als dieser Effekt werden normalerweise andere, überlagernde Einflüsse auf den Lichtweg sein, z.B. die Atmosphäre oder das Teleskop selbst.
Abb.: Die Karte zeigt die Verteilung dunkler Materie in einem Teil unseres Universums. Grundlage für diese Rekonstruktion ist ein schwacher Gravitationslinseneffekt der durch die dunkle Materie hervorgerufen wird. (Bild: NASA/ESA/Caltech)
Zur Bewältigung dieser sehr anspruchsvollen Bildanalyse wenden sich Kosmologen an alle, die Erfahrung mit Bildverarbeitung beisteuern können. Dies geschieht seit 2008 in Form einer Serie von Wettbewerben, in welchen alle Teilnehmer dazu eingeladen werden, Algorithmen vorzustellen, die die gewünschten Informationen automatisch aus der Formänderung von Galaxienaufnahmen extrahieren. Schwierig ist dabei auch, den Einfluss des verwendeten Instrumentes zu ermitteln. Denn die Rekonstruktion der Point-Spread-Function (PSF), welche die Übertragung durch das optische System beschreibt, wird durch die geringe Anzahl an hellen Bildpunkten (Sterne vor dunklem Hintergrund) erschwert.
Der nächste Wettbewerb ist gerade gestartet und die Teilnehmer haben noch neun Monate Zeit, dem Hilferuf der Kosmologen zu antworten.
KK
