Neue Analysesoftware verspricht Paukenschlag in der europäischen Astrophysik
Astronomen sind tatsächlich kosmische Zeitreisende; Ferne Galaxien sind so weit weg, dass es Milliarden Jahre dauert, bis ihr Licht uns erreicht. Die Entdeckung dieser stellaren Systeme bedeutet, einen Blick auf das Universum zu erhalten, als es kurz vor dem Urknall stand. Aber obwohl diese sogenannten „tiefen“ Bilder für unser Verständnis von den Anfängen und der nachfolgenden Entwicklung des Universums von entscheidender Bedeutung sind, hat sich die Erzielung scharfer, klarer Bilder dieser fernen Objekte oftmals als problematisch erwiesen. Ein Fenster in die Vergangenheit „Diese Galaxien sind so weit entfernt, dass Astrophysiker oftmals mehrere Teleskope verwenden müssen“, erklärt ASTRODEEP-Projektkoordinator Professor Adriano Fontana vom INAF Osservatorio Astronomico di Roma in Italien. „Die über optische und sagen wir Infrarotinstrumente gesammelten Daten weisen oftmals unterschiedliche Eigenschaften auf und können nur schwer kombinierbar sein. Die Betrachtung desselben Objekts über unterschiedliche Teleskope kann sehr unterschiedlich erscheinen.“ Um dies zu adressieren, wurde im Rahmen des ASTRODEEP-Projekts eine neue Software entwickelt, die aus mehreren von den besten ESA-und NASA-Satelliten und -Teleskopen bereitgestellten Daten Schlussfolgerungen zieht. Es werden die besten Bilder eines bestimmten Objekts verwendet und daraufhin werden Informationen, die sich in Bildern mit einer geringeren Auflösung verstecken, über fortschrittliche mathematische Bildanalyseverfahren in Erfahrung gebracht. Astrophysiker können anschließend die Geschichte des Universums mit einer zuvor nicht erreichten Präzision rekonstruieren. „Wir haben die neue Software auf bestehende Daten angewendet, um ferne Sterne zu erblicken“, sagt Fontana. „Die meisten Sterne werden an Orten geboren, an denen es viel Staub gibt, dies wiederum macht eine Beobachtung in so großer Entfernung schwierig. Über die Kombination von optischen und Infrarotbildern können wir einen Blick durch den Staub erhaschen und abschätzen, wie viele neue Sterne sich dort verstecken. Wir sehen riesige Mengen neuer Sterne in entfernten Galaxien, je näher wird jedoch dem Urknall kommen, desto mehr nimmt der Staub ab. Dies ist, was wir zu sehen erwartet haben, was wir jetzt jedoch sehen können.“ Ein Blick in die Zukunft Während Astrophysikern ein bislang unerreichter Blick in die ferne Vergangenheit ermöglicht wird, ist das Projekt ebenfalls fest auf die Zukunft ausgerichtet. Die im Zuge von ASTRODEEP entwickelte Software wird von der ESA bezüglich der Analyse von Daten des Satelliten Euclid, der im Jahr 2020 starten soll, im Hinblick auf eine Implementierung evaluiert. Das zentrale Ziel dieser Mission ist die Lösung des Rätsels „dunkler Materie“ und „dunkler Energie“. Darüber hinaus plant die NASA in den kommenden Jahren den Start des James Webb Space Telescope (JWST). „Wir wollten Instrumente gestalten, welche es europäischen Wissenschaftlern ermöglichen, sich aggressiv auf die durch diese Missionen bereitgestellten Daten zu stürzen“, erklärt Fontana. „Wir haben zudem bewusst viele junge Forscher für dieses Projekt engagiert – nicht weniger als 14 –, und viele haben es geschafft, eine dauerhafte Anstellung zu erreichen.“ Der nächste Schritt, so Fontana, wird darin bestehen, die neuen Software-Tools insbesondere dann, wenn diese neuen Instrumente online gehen, auf aktuelle Daten anzuwenden. In dieser Hinsicht befindet sich Europa in einer guten Position, ein führender Akteur im Bereich der Astrophysik zu sein. „Wenn man die Investitionskosten für eine solche Infrastruktur bedenkt – das JWST kostet 8 Milliarden US-Dollar, während Euclid mehr als 1 Milliarde Euro kostet – ist der Fortschritt, den man wie bei diesem Projekt mit weitaus geringeren Investitionen erreichen kann, im Vergleich zu den Kosten immens“, schlussfolgert Fontana.
Schlüsselbegriffe
ASTRODEEP, Galaxie, Fontana, Euclid, JWST, Universum, Astrophysik, NASA, ESA
