Gravitationslinsen in Euclid-Daten suchen: Neues Projekt macht extrem seltene Aufnahmen für alle zugänglich

Dass Schwerkraft die Raumzeit krümmen kann, klingt erst einmal nach Science Fiction. Doch solche Effekte lassen sich tatsächlich auf Weltraumaufnahmen beobachten, nämlich als sogenannte Gravitationslinsen. Massereiche Vordergrundobjekte, etwa Galaxien, beugen dabei das Licht weiter entfernter Hintergrundobjekte, was verzerrte leuchtende blaue, rote oder grüne Bögen oder Mehrfachbilder um die Galaxie herum erzeugt.

Die Phänomene belegen eindrucksvoll Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie, indem sie zeigen, dass Lichtstrahlen in der Nähe massereicher Objekte nicht geradlinig verlaufen, sondern durch die Krümmung der Raumzeit abgelenkt werden.

Gleichzeitig können Forschende durch Gravitationslinsen Galaxien beobachten, die sonst nicht sichtbar wären. Ein bekanntes Instrument, das solche Effekte bereits nutzt, ist das James Webb Space Telescope (JWST), das gezielt hinter Gravitationslinsen nach extrem alten und weit entfernten Galaxien sucht.

Daten für alle

Mit dem Start des Citizen-Science-Projekts Space Warps auf der Plattform Zooniverse können nun auch Laien aktiv an der Suche nach solchen seltenen Linsen teilnehmen. Datengrundlage sind bis dato unveröffentlichte Aufnahmen des Weltraumteleskops Euclid. Das Projekt macht exklusives Bildmaterial zugänglich, das erst später veröffentlicht wird.

Insgesamt sollen rund 300.000 sorgfältig vorselektierte Aufnahmen überprüft werden, die aus einem gewaltigen Datensatz von 72 Millionen Galaxien stammen, aus dem mithilfe von maschinellem Lernen bereits besonders vielversprechende Kandidaten herausgefiltert wurden.

Eine frühere Datenauswertung lieferte bereits beeindruckende Ergebnisse. „Der Erfolg der Kombination von KI mit der visuellen Überprüfung durch Freiwillige und Astronom*innen hat sich bei Space Warps bereits bewährt“, erklärt Aprajita Verma, Mitbegründerin von Space Warps und Projektleiterin an der University of Oxford.

So wurden in der ersten Veröffentlichung im März 2025 fast 500 starke Gravitationslinsen vorgestellt – die in nur 0,04 Prozent der Daten verborgen waren. Viele der entdeckten Linsen waren zuvor völlig unbekannt.

29 Millionen Objekte durchmustert

Eines der größten Probleme der Forschung ist die enorme Datenmenge. Das Teleskop liefert täglich etwa 100 Gigabyte an Informationen. Um darin relevante Objekte zu finden, sind ausgefeilte Filterverfahren notwendig. Darum entfernten die Forschenden zunächst störende Objekte wie Sterne oder Nebel aus den Daten.

Durch weitere Optimierungen konnten zusätzliche Kandidaten ermittelt werden, was insgesamt zu neuen Entdeckungen führte, die zuvor übersehen worden waren. „Der neue DR1-Datensatz ist dreißigmal umfangreicher als die ursprüngliche Suche“, sagt Aprajita Verma.

„Zusammen mit unseren verbesserten Algorithmen erwarten wir, mehr als 10.000 hochwertige Linsenkandidaten zu finden“, so Verma. Das sei mehr als das Vierfache der Anzahl an Linsen, die seit der Entdeckung der ersten Gravitationslinse vor fast 50 Jahren insgesamt gefunden wurden.

Erforschung dunkler Materie und Energie

Gravitationslinsen sind zudem auch wichtige Werkzeuge der Kosmologie, weil man mit ihnen die Masse von Galaxien und Galaxienhaufen genau bestimmen kann. Dabei wird auch die unsichtbare dunkle Materie sichtbar gemacht, die einen Großteil der Masse im Universum ausmacht. Gleichzeitig liefern die Linsen Hinweise auf die Expansion des Kosmos und die Rolle der dunklen Energie.

Indem es riesige Himmelsareale in bisher unerreichter Detailtiefe abbildet, schafft Euclid ideale Voraussetzungen für die Entdeckung seltener Phänomene. Das Projekt Space Warps könnte dabei eine Schlüsselrolle spielen.

Quellenhinweis:

Zooniverse: Space Warps. https://www.zooniverse.org/projects/aprajita/space-warps-esa-euclid