Eine gigantische Karte des Universums enthüllt unsichtbare Phänomene im Weltraum
Im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit wurden mithilfe künstlicher Intelligenz und Daten aus den DESI Legacy Imaging Surveys 70 neue Gravitationslinsen identifiziert. Diese Phänomene treten auf, wenn die Schwerkraft massereicher Objekte das Licht von weiter entfernten Galaxien ablenkt.
Gravitationslinsen sind von der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagte Phänomene, bei denen die Schwerkraft eines massereichen Objekts die Raumzeit krümmt und das Licht von weiter entfernten Objekten ablenkt. Dieser Effekt kann Bilder derselben Quelle vergrößern, verzerren oder Mehrfachbilder erzeugen, wodurch das Objekt wie eine natürliche Linse wirkt.
Dunkle Materie ist ein Beispiel für ein Phänomen, das mithilfe von Gravitationslinsen untersucht werden kann. Ihre Verteilung lässt sich erforschen, da die Lichtbeugung von der Gesamtmasse entlang der Sichtlinie abhängt, einschließlich der dunklen Materie. Durch die Kartierung dieser Verzerrungen lässt sich daher abschätzen, wo sich diese Materie konzentriert.
Mithilfe von Daten aus den DESI Legacy Imaging Surveys und unter Einsatz künstlicher Intelligenz hat ein internationales Team 70 neue Gravitationslinsen identifiziert. Die Durchmusterung vereint Aufnahmen, die große Bereiche des Himmels abdecken, und ermöglicht es, Ausrichtungen zwischen Galaxien, die als Linsen fungieren, und weiter entfernten Quellen zu lokalisieren.
Gravitationslinsen
Gravitationslinsen sind Phänomene, die durch Albert Einsteins allgemeine Relativitätstheorie vorhergesagt werden. Dieser Theorie zufolge verzerren massereiche Objekte die Raumzeit und lenken den Lichtweg ab. Befindet sich eine Galaxie oder ein Galaxienhaufen in einer Linie zwischen der Erde und einem entfernten Objekt, vergrößert, verzerrt oder vervielfacht ihre Schwerkraft das Bild der Quelle.
Dieser Effekt wirkt wie eine natürliche Linse, wodurch Objekte beobachtet werden können, die andernfalls zu schwach oder zu weit entfernt wären, um direkt wahrgenommen zu werden.
Je nach Masse des Objekts, der Entfernung zwischen den Körpern und ihrer Ausrichtung gibt es verschiedene Konfigurationen von Gravitationslinsen. Durch die Analyse dieser Verzerrungen lässt sich die Masse des als Linse wirkenden Objekts abschätzen, einschließlich des Anteils der Dunklen Materie.
DESI-Kooperation
Das Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) ist ein Instrument, das dazu dient, die dreidimensionale Verteilung von Millionen von Galaxien und Quasaren zu kartieren. Die DESI Legacy Imaging Surveys, die bei der Suche nach Gravitationslinsen zum Einsatz kommen, vereinen optische und Nahinfrarot-Bilder, die große Bereiche des Himmels abdecken.
Verzerrungen im Licht geben Aufschluss über die Gesamtmasse eines Systems, einschließlich der Dunklen Materie. Da diese Materie weder Licht aussendet noch absorbiert, muss ihre Verteilung aus ihren Auswirkungen auf die sichtbare Materie und der Geometrie der Raumzeit abgeleitet werden.
Größte 2D-Karte
Die größte zweidimensionale Karte des Universums umfasst 5,6 Billionen Pixel und fast vier Milliarden Himmelsobjekte. Sie wurde anhand von Daten aus drei bodengestützten Durchmusterungsprojekten erstellt, ergänzt durch Infrarotbeobachtungen. Durch die Kombination von Tiefenaufnahmen, die große Bereiche des Himmels abdecken, entstand ein umfangreicher Datensatz.
Um diese Linsen zu lokalisieren, setzten die Forscher neuronale Netze ein, ein Modell des maschinellen Lernens, das darauf trainiert wurde, Muster in Bildern zu erkennen. Das Modell ermöglichte es, vielversprechende Kandidaten herauszufiltern und die Identifizierung dieser Systeme zu beschleunigen. Die Ergebnisse wurden anschließend für Beobachtungen mit Teleskopen ausgewählt.
Bestätigte Gravitationslinsen
Bei der Suche mithilfe künstlicher Intelligenz wurden in Bildern der DESI Legacy Imaging Surveys 76 Kandidaten für Gravitationslinsen identifiziert, doch die vorläufige Klassifizierung musste durch zusätzliche Beobachtungen bestätigt werden. Um jedes System zu überprüfen, bestimmten die Astronomen die entsprechenden Entfernungen.
Diese Linsen ermöglichen es, die Verteilung der Dunklen Materie zu kartieren, deren Vorhandensein sich durch ihre Gravitationswirkungen auf Licht offenbart. Quelle: Lin et al. 2026.Diese Linsen ermöglichen es, die Verteilung der Dunklen Materie zu kartieren, deren Vorhandensein sich durch ihre Gravitationswirkungen auf Licht offenbart. Quelle: Lin et al. 2026.
Das Team nutzte das MUSE-Instrument, um die Kandidaten zu analysieren. MUSE arbeitet mit Spektroskopie, einer Technik, bei der für jeden Bereich eines Bildes ein Spektrum aufgezeichnet wird, wodurch räumliche und spektrale Informationen kombiniert werden. Letztendlich wurden 70 der 76 Kandidaten als Gravitationslinsen bestätigt.
Artikelreferenz
Lin et al. (2026). DESI Strong Lens Foundry. IV. Spectroscopic Confirmation of DESI Lens Candidates with VLT/MUSE.