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THEORETISCHE ASTROPHYSIK
Informatiker und Astronomen Hand in Hand
Redaktion / idw / Pressemitteilung des Heidelberger Instituts für Theoretische Studien
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29. Oktober 2013

Immer fortschrittlichere Teleskope und teils automatische Beobachtungsprogramme liefern den Astronomen inzwischen gewaltige Datenmengen, die von den Wissenschaftlern allein kaum noch auszuwerten sind. Helfen könnten da automatische Analysen. Die neue Arbeitsgruppe Astroinformatik am Heidelberger Institut für Theoretische Studien will nun entsprechende Methoden entwickeln.

Hubble Deep Field
 
Informatiker wollen Astronomen beim Blick in die Weiten des Alls unterstützen. Bild: STScI / NASA

Am Heidelberger Institut für Theoretische Studien (HITS) nahm jetzt die neue Junior-Forschungsgruppe "Astroinformatik" ihre Arbeit auf. Sie soll neue Ansätze entwickeln, um die stetig wachsende und in verteilten Archiven gespeicherte Datenmenge in der Astronomie zu analysieren und zu verarbeiten. Gruppenleiter ist der Physiker und Informatiker Dr. Kai Polsterer. Damit forschen nun insgesamt neun Arbeitsgruppen am HITS.

"Wir konzentrieren uns darauf, durch neue Ansätze die beobachtenden Wissenschaftler bei ihrer Forschung zu unterstützen", sagt Kai Polsterer. Die neu eingerichtete Juniorgruppe ergänzt die Aktivitäten der Forschungsgruppe "Theoretical Astrophysics" unter Leitung von Prof. Volker Springel, die sich mit Computersimulationen zur Galaxienentstehung und zur Dunklen Materie befasst. Im Frühjahr 2014 wird dann noch eine weitere Forschungsgruppe mit Schwerpunkt Hochenergie-Astrophysik eingerichtet werden und den Bereich Astrophysik am HITS weiter stärken.

Der Computer hat die Astronomie in den letzten zwanzig Jahren revolutioniert. Dank neuer Detektoren und innovativer Teleskope können Astronomen heute Objekte in nie dagewesenem Umfang und mit hoher Auflösung beobachten. Hinzu kommen neue, bisher unerschlossene Wellenlängenbereiche. Spezielle "Survey-Teleskope" durchmustern den Himmel und sammeln kontinuierlich Daten.

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Polsterer möchte den Zugriff der Astronomen auf die in Archiven verfügbaren Daten so verbessern, dass Forschung intuitiver stattfinden kann. Als Beispiel nennt er den Sloan Digital Sky Survey, der mit Bildern in fünf Wellenlängen sowie spektroskopischen Detailaufnahmen den Himmel durchmustert und digital zur Verfügung stellt. "Hier gibt es viele Datenschätze zu heben, die Astronomen können die Daten aber nicht einfach durchstöbern, also explorativ arbeiten", so der 37-jährige.

In einem ersten Schritt will er Werkzeuge entwickeln, die Merkmale von Objekten automatisch aus den vorhandenen Daten extrahieren können, wie zum Beispiel die sogenannte Rotverschiebung (redshift). Die Rotverschiebung zeigt an, wie weit eine Galaxie von uns entfernt ist. Diese direkt zu messen erfordert einen sehr hohen messtechnischen Aufwand. Daher sind die auf Modellen basierenden, statistischen Werte sehr wichtig für die Astronomen.

"Die Zahl der Daten steigt exponentiell an, die der Astronomen nicht", so Kai Polsterer. Hier können Methoden der Informatik helfen. Deshalb arbeitet die neue HITS-Gruppe daran, Ansätze des maschinellen Lernens in der Astronomie populärer zu machen. Polsterer ist in beiden Gebieten zuhause: Nach seinem Informatikdiplom an der TU Dortmund promovierte der gebürtige Westfale in Physik und Astronomie an der Universität Bochum. Dort leitete er später die Softwareentwicklung im Projekt LUCIFER, an dem auch die Landessternwarte Heidelberg (LSW) und das Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) beteiligt sind.

LUCIFER ist eine Kombination aus Kamera und Spektrograph am weltgrößten optischen Teleskop, dem Large Binocular Telescope in Arizona. Dieses Instrument wurde für Untersuchungen im nah-infraroten Spektralbereich gebaut, der für das Auge nicht sichtbar ist. Mit den beiden Heidelberger Einrichtungen LSW und MPIA arbeitet Polsterer auch in Zukunft eng zusammen, ebenso mit dem German Astrophysical Virtual Observatory unter der Leitung von Prof. Joachim Wambsganss vom Astronomischen Rechen-Institut und der Universität Heidelberg.

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siehe auch
Large Binocular Telescope: LUCIFER macht erste Bilder - 22. April 2013
Links im WWW
Heidelberg Institute for Theoretical Studies (HITS)
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