HETDEX öffnet umfangreichen Datenbestand

Die HETDEX-Datenbank enthält beeindruckende 600 Millionen Spektren – also das Licht zerlegt in seine einzelnen Farben – aus einem Zeitraum, der etwa 10 bis 12 Milliarden Jahre zurückliegt. „Dies ist eine spektographische Karte des Universums. Sie verwandelt jeden Lichtpunkt in einen physikalischen Barcode“, sagte Erin Mentuch Cooper, HETDEX-Datenmanagerin und Hauptautorin des wissenschaftlichen Artikels, in dem die Datenfreigabe angekündigt wird. „Das wirklich Spannende wird sein, was passiert, wenn Tausende von Astronominnen und Astronomen beginnen, sie zu erforschen.“

Eine von ihnen ist Dr. Meredith Powell vom Leibniz-Institut für Astrophysik (AIP), die sowohl bei Tests zur Datenqualität mitgeholfen hat, als auch aktive Galaxienkerne (AGN) wissenschaftlich studiert. „Ich untersuche Zusammenhänge zwischen den Eigenschaften von AGNs und ihrer galaktischen Umgebung“, sagt Powell. „Der HETDEX-Datensatz ist fantastisch, um Zusammenhänge zwischen dem Wachstum von Schwarzen Löchern und ihrer galaktischen Umgebung zu erforschen“, fügt sie hinzu.

Von 2017 bis 2024 hat das Hobby-Eberly-Teleskop am McDonald Observatory einen Bereich des Nachthimmels erfasst, der der Fläche von 2.000 Vollmonden entspricht und so eine Karte des fernen Universums erstellt. HETDEX nutzt diese Karte, um das Rätsel der Dunklen Energie zu lösen – jener unbekannten Substanz, die dazu führt, dass sich unser Universum im Laufe der Zeit immer schneller ausdehnt. Zu diesem Zweck kartiert es die Position von über einer Million früher, weit entfernter Galaxien. Zusätzlich hat HETEDEX auch Daten über die Bereiche zwischen den Galaxien gesammelt.

Dieser große Umfang der HETDEX-Durchmusterung war nur möglich, weil das Instrument über 35.000 optische Glasfasern verfügt, die ebenso viele Spektren liefern. „Das AIP hat spezielle Glasfaserkabel entwickelt und gebaut, die das Licht vom 10-Meter-Teleskop zu den Spektrographen leiten“, erklärt Dr. Andreas Kelz, Leiter der Gruppe für spektroskopische Instrumentierung am AIP. „Auf diese Weise kann das Instrument Zehntausende von Spektren gleichzeitig messen, was es schließlich ermöglicht, die Verteilung von Galaxien in riesigen kosmischen Volumen abzubilden.“

Die Datenbank besteht aus 431.000 Datenkuben, die Informationen in den dreidimensionalen Raum abbilden. Gemessen am Himmel entspricht jeder davon etwa einem Dreißigstel der Größe des Vollmonds. Die meisten davon aus Regionen um den Großen Wagen und Orion. Neben den Rohdaten enthält die Veröffentlichung auch einen Katalog aller Objekte, die HETDEX bisher entdeckt hat: über eine Million weit entfernte Galaxien, eine halbe Million naher sternbildender Galaxien, 18.000 supermassereiche Schwarze Löcher und über 150.000 Sterne. Forschende, Studierende und Hobbyforschende können nun maßgeschneiderte Teilmengen der Daten basierend auf der Position am Himmel herunterladen.

Obwohl die Veröffentlichung auf einem halben Petabyte an Daten basiert, gelang es dem Team, diese auf überschaubare 10 Terabyte zu reduzieren. Außerdem wurden umfangreiche Tutorials und Tools entwickelt, um den Forschenden dabei zu helfen, diesen riesigen, komplexen Datensatz optimal zu nutzen. „Es war für mich sehr wichtig, die Daten so zugänglich wie möglich zu machen“, sagte Mentuch Cooper. „Wir haben mehr als eine halbe Milliarde Spektren in etwas verwandelt, das man tatsächlich erkunden kann. Es ist, als würde man ein Universum an Informationen in etwas komprimieren, das man in den Händen halten kann.“

Aufgrund der Tiefe der HETDEX-Datenbank wird erwartet, dass der Einsatz künstlicher Intelligenz (KI) eine wichtige Rolle bei der Durchsicht der Daten spielen wird. HETDEX nutzte zudem automatisierte Methoden, um seine Beobachtungen zu durchforsten und frühe Galaxien zu identifizieren. Parallel dazu halfen mehr als 24.000 Citizen Scientists, wissenschaftlich engagierte Freiwillige aus der Bevölkerung, im Rahmen des „Dark Energy Explorers“-Programms dabei, das Vorhandensein dieser Galaxien zu bestätigen.

Mit der Veröffentlichung werden zum ersten Mal der vollständige HETDEX-Datensatz und der Katalog gemeinsam zur Verfügung gestellt. Während die Kernvermessung nun abgeschlossen ist, laufen die Beobachtungen weiter, die Kalibrierungen werden kontinuierlich verbessert und in Zukunft weitere Veröffentlichungen erwartet.