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Mit Space Warps auf der Suche nach Gravitationslinsen
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astronomie
astronews.com
21. April 2026
Mit dem Start von Space Warps, einem neuen
Bürgerwissenschaftsprojekt auf der Plattform Zooniverse, kann sich die
Öffentlichkeit nun aktiv an der Suche nach seltenen und schwer erkennbaren
starken Gravitationslinsen beteiligen. Dazu werde Aufnahmen gezeigt, die Teil
der ersten Datenveröffentlichung von Euclid sind. Sie waren bislang
noch nirgends zu sehen.
Beispiele für Gravitationslinsen, die Euclid
während der ersten Beobachtungen der Deep-Field-Areale
aufgenommen hat. Bild: ESA
/ Euclid / Euclid Consortium / NASA,
Bildbearbeitung durch M. Walmsley, M.
Huertas-Company, J.-C. Cuillandre (CC BY-SA 3.0
IGO) [Großansicht] |
"Warps", also Verzerrungen, werden im All als Effekt der Gravitation auf die
Raumzeit in Form des Gravitationslinseneffekts beobachtet. Die gewaltige Masse
eines Objekts – etwa einer Galaxie oder eines Galaxienhaufens – verzerrt die
Struktur der Raumzeit und beugt die Lichtstrahlen einer dahinter liegenden,
fernen Galaxie. Durch diese Krümmung wirkt die Vordergrundgalaxie wie eine Lupe.
Das Licht des Hintergrundobjekts, das normalerweise verdeckt bliebe, bewegt sich
nicht mehr geradlinig. Es krümmt sich stattdessen um die dazwischenliegende
Masse herum, wodurch oft Mehrfachbilder, verzerrte Bögen oder sogar ein
vollständiger Ring entstehen – ein sogenannter "Einsteinring".
Starke Gravitationslinsen sind ein eindrucksvoller Beleg für Einsteins
Allgemeine Relativitätstheorie. Sie verdeutlichen, dass Materie im Universum als
natürliches Teleskop fungieren kann, das fernste Objekte sichtbar macht. Das
Weltraumteleskop Euclid der ESA revolutioniert die Untersuchung starker
Gravitationslinsen durch hochempfindliche Aufnahmen weiter Himmelsareale in
beispielloser Detailtiefe. Genau dies ist notwendig, um die seltenen
Gravitationslinsen zu identifizieren. Im März 2025 wurden in der ersten
Veröffentlichung (Quick Data Release 1, Q1) fast 500 starke Linsen zwischen
Galaxien identifiziert, die sich in nur 0,04 % der bisherigen Euclid-Daten
verbargen. Die meisten davon waren zuvor völlig unbekannt. Dieser erste Katalog
wurde durch die kombinierte Leistung von Bürgerwissenschaftlerinnen und
Bürgerwissenschaftlern, maschinellem Lernen – einem Teilbereich der künstlichen
Intelligenz – und Forschenden erstellt.
Während Euclid seine Himmelsdurchmusterung fortsetzt und täglich
rund 100 GB an Daten zur Erde sendet, benötigen die ESA und das
Euclid-Konsortium erneut die Unterstützung von Bürgerforschenden, um starke
Gravitationslinsen in einem umfangreichen Datensatz zu identifizieren. Zu diesem
Zweck hat das Space-Warps-Team ein Citizen-Science-Projekt initiiert, das auf
neuen Euclid-Aufnahmen basiert. Diese werden Bestandteil der künftigen
Datenveröffentlichung "Data Release 1" (DR1) sein. Da diese Daten 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.
Im Fokus stehen dabei hochwertige Bilddaten, in denen sich zahlreiche bisher
unbekannte starke Linsen verbergen. Insgesamt werden rund 300.000 Bilder
gezeigt, die mittels Algorithmen des Maschinellen Lernens 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 beeindruckenden Menge von 72 Millionen
Galaxien in DR1, die durch diese Algorithmen klassifiziert wurden. Fachleute
erwarten, dass dieser herausragende Datensatz zur Entdeckung von mehr als 10.000
neuen Linsen führen wird.
Forschende der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München und des
Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik (MPE) in Garching waren
maßgeblich an der Selektion der Daten für das Projekt "Space Warps" beteiligt.
Da Euclid für die Erfassung ferner Galaxien durch unsere Heimatgalaxie,
die Milchstraße, blicken muss, ist es notwendig, störende Objekte wie Sterne,
Nebel und andere Phänomene vorab zu identifizieren und aus dem Katalog zu
entfernen. Erst danach kann die gezielte Suche nach Linsenkandidaten erfolgen.
"Beim ersten Durchlauf mit den Q1-Daten reduzierte dieser Schritt 29
Millionen Objekte auf lediglich eine Million, die anschließend mittels
maschinellem Lernen und menschlicher Begutachtung genauer untersucht wurden",
erklärt LMU-Doktorand Leon Ecker. Zusammen mit Maximilian Fabricius, Stella
Seitz und Roberto Saglia (alle LMU und MPE) stellte Ecker jedoch fest, dass die
ursprüngliche Auswahl zu grob gefasst war. Durch ein verfeinertes Verfahren
identifizierten sie 27.000 zusätzliche Kandidaten. Dies führte zur Entdeckung
von 72 weiteren starken Gravitationslinsen, die im ersten Ansatz unentdeckt
geblieben waren – was 14 % der Gesamtfunde von fast 600 Objekten ausmacht. "Der
aktuelle DR1-Datensatz profitiert nun direkt von diesen Optimierungen. So wird
verhindert, dass eine beträchtliche Anzahl potenzieller Entdeckungen übersehen
wird", ergänzt Ecker.
Welche Erkenntnisse liefern starke Gravitationslinsen? Die Euclid-Mission
untersucht die Expansion des Universums und die Entwicklung seiner Strukturen im
Laufe der kosmischen Geschichte. Dabei stützt sie sich primär auf zwei Methoden:
den schwachen Gravitationslinseneffekt und baryonische akustische Oszillationen.
Ziel ist es, die Rolle der Gravitation sowie die Natur der Dunklen Materie und
der Dunklen Energie besser zu verstehen. Starke Gravitationslinsen liefern
ebenfalls wertvolle Beiträge zu diesen zentralen Fragestellungen. So ermöglichen
sie es beispielsweise, einzelne Galaxien und Galaxienhaufen präzise zu "wiegen".
Dies gibt Aufschluss über die Gesamtmasse – bestehend aus sichtbarer und Dunkler
Materie – und macht deren Verteilung sichtbar.
Durch die Untersuchung starker Linsen über verschiedene kosmische Epochen
hinweg kann die Wissenschaft die Expansion des Universums und deren
Beschleunigung nachverfolgen. Dies liefert zusätzliche Erkenntnisse über die
Wirkung der Dunklen Energie. „Der Erfolg der Kombination von Künstlicher
Intelligenz mit der visuellen Überprüfung durch Freiwillige und Astronominnen
und Astronomen hat sich bei Space Warps bereits bewährt. Bei einer
ersten, kleineren Euclid-Suche im Jahr 2024 konnten so hunderte exzellente
Linsenkandidaten effizient identifiziert werden", erklärt Aprajita Verma,
Mitbegründerin von Space Warps und Projektleiterin an der University of
Oxford. "Der neue DR1-Datensatz ist dreißigmal umfangreicher als die
ursprüngliche Suche. Zusammen mit unseren verbesserten Algorithmen erwarten wir,
mehr als 10.000 hochwertige Linsenkandidaten zu finden. Das ist mehr als das
Vierfache der Anzahl an Linsen, die seit der Entdeckung der ersten
Gravitationslinse vor fast 50 Jahren insgesamt gefunden wurden."
Dieser dramatische Fortschritt wird durch Euclid ermöglicht. Die
Mission kann weite Himmelsareale mit bisher unerreichter Schärfe kartieren –
eine ideale Voraussetzung, um seltene Objekte wie starke Gravitationslinsen
aufzuspüren. Euclid wurde im Juli 2023 gestartet und nahm am 14.
Februar 2024 den wissenschaftlichen Routinebetrieb auf. Ziel der Mission ist es,
den verborgenen Einfluss von Dunkler Materie und Dunkler Energie auf das
sichtbare Universum zu entschlüsseln. Über einen Zeitraum von sechs Jahren wird
Euclid die Formen, Entfernungen und Bewegungen von Milliarden von
Galaxien bis zu einer Entfernung von zehn Milliarden Lichtjahren untersuchen.
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