Space Warps - Die ESA bittet um Mithilfe
Mit einem Citizen-Sience-Projekt möchte die ESA erneut die Schwarmintelligenz der Bürger:innen nutzen, um starke Gravitationslinsen zu identifizieren.
Henri Wagner / MPI für Astronomie
Auf der Grundlage bisher unveröffentlichter Aufnahmen des Weltraumteleskops Euclid der Europäischen Weltraumorganisation ESA wenden sich Forschende mit dem Projekt „Space Warps“ an die Öffentlichkeit, ihnen bei der Suche nach seltenen und schwer erkennbaren starken Gravitationslinsen zu helfen.
Gravitationslinsen sind die Lupen der Astronomen und ein eindrucksvoller Beleg für Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie. Die gewaltige Masse einer Galaxie oder gar eines Galaxienhaufens krümmt die Raumzeit dabei so signifikant, dass das Licht einer dahinterstehenden Galaxie oder Supernova gebeugt wird. Jenes Licht, das eigentlich durch die Vordergrundgalaxie verdeckt bliebe, wird damit um die Linse herum gekrümmt. Damit sind die Objekte teils mehrfach und teils verzerrt um die Gravitationslinse herum zu sehen – manchmal sogar als vollständiger „Einstein-Ring“, der die Linse ganz einschließt, wie erst kürzlich von Euclid entdeckt.
All diese Effekte können Forschende in mannigfaltiger Weise nutzen: So lässt sich zum Beispiel durch eine mehrfach gebeugte Supernova, und die Lichtlaufzeit der verschiedenen Abbilder, die Entfernung, und damit die Hubble-Konstante bestimmen. Auch erlaubt es die Ablenkung des Lichts, die Verteilung der Dunklen Materie im Universum näher zu untersuchen.
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Die Suche nach geeigneten Konstellationen von Galaxien und dahinter liegenden Lichtquellen stellt eine zentrale Aufgabe für die heutige Kosmologie dar und wird jüngst vom Weltraumteleskop Euclid dominiert. Euclid wurde im Juli 2023 gestartet und nahm am 14. Februar 2024 den wissenschaftlichen Routinebetrieb auf. Über einen Zeitraum von sechs Jahren soll es die Formen, Entfernungen und Bewegungen von Milliarden von Galaxien bis zu einer Entfernung von 10 Milliarden Lichtjahren untersuchen. Aus Deutschland sind das Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, das Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching, die Ludwig-Maximilians-Universität München, die Universität Bonn, die Ruhr-Universität Bochum, die Universität Bielefeld und die Deutsche Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn am Euclid-Projekt beteiligt.
In einer ersten Veröffentlichung im März 2025 wurden, in nur 0,04 % der bisherigen Euclid-Daten, fast 500 starke Linsen zwischen Galaxien gefunden. Bei der Identifizierung dieser halfen den Fachwissenschaftler:innen sowohl maschinelles Lernen (ML) als auch Bürgerwissenschaftler:innen in einem Citizen-Science-Projekt. Die Effekte der Gravitationslinsen können so verschieden sein, dass die Mustererkennung des Menschen die algorithmische Kategorisierung mindestens unterstützen kann. Zudem müssen ML-Algorithmen, die diese Aufgabe übernehmen können, zuvor trainiert werden – auch dabei hilft Citizen-Science.
Dieses Team aus Experten, Laien und Maschine hat gut funktioniert: Während Euclid seine Himmelsdurchmusterung fortsetzt und täglich rund 100 GB an Daten zur Erde sendet, erfragen die ESA und das Euclid-Konsortium erneut die Unterstützung von Bürgerwissenschaftlern, um starke Gravitationslinsen zu identifizieren. Dazu initiierte das Space-Warps-Team ein weiteres Citizen-Science-Projekt, das auf neuen Euclid-Aufnahmen basiert. Diese werden Bestandteil der künftigen Datenveröffentlichung „Data Release 1“ (DR1) sein. Auf der Plattform zooniverse.org können Bürgerinnen und Bürger in dem Projekt „Space Warps - ESA Euclid“ bei der Erkennung von linsenartigen Verzerrungen helfen.
Im Fokus stehen dabei Bilddaten, in denen sich zahlreiche bisher unbekannte starke Linsen verbergen. Insgesamt werden rund 300.000 Bilder gezeigt, die mittels ML-Algorithmen vorselektiert wurden. Die Kriterien für diese Auswahl wurden durch die Ergebnisse der ersten Euclid-Suche nach starken Linsen weiter verfeinert. Es handelt sich um die vielversprechendsten Kandidaten aus einer Menge von 72 Millionen Galaxien in DR1. Fachleute erwarten, dass dieser Datensatz zur Entdeckung von mehr als 10.000 neuen Linsen führen wird. Da die untersuchten Bilder noch nicht öffentlich zugänglich sind, bietet die Teilnahme an dem Projekt die exklusive Gelegenheit, vorab einen Blick auf die neuen Galaxien-Bilder des Teleskops zu werfen.
