Das niederländische Black Hole Consortium hat eine achtsprachige Version der BlackHoleFinder-App herausgebracht, mit der Bürger auf der ganzen Welt neu entstandene Schwarze Löcher identifizieren können. Bisher war die App nur auf Niederländisch und Englisch verfügbar.
Mittlerweile sind Spanisch, Deutsch, Chinesisch, Bengalisch, Polnisch und Italienisch hinzugekommen, wodurch sich die Zahl der Menschen, die auf die Citizen Science-App in ihrer Muttersprache zugreifen können, deutlich erhöht hat.
Die Erweiterung der App wurde angekündigt auf der 32. Generalversammlung der IAU in Kapstadt, Südafrika. Die App ist in den App Stores von Apple und Android sowie über https://www.blackholefinder.org.
Bürger auf der ganzen Welt werden gebeten, den Wissenschaftlern dabei zu helfen, herauszufinden, welche Quellen interessant sind und schnell weiterverfolgt werden sollten – potenzielle Kilonovas – und welche Quellen falsche Quellen sind. Die erste und bislang einzige Kilonova-Beobachtung fand am 18. August 2017 statt: ein kurzer Lichtblitz, der durch die Verschmelzung zweier Neutronensterne verursacht wurde.
Diese Verschmelzung führte zur Bildung eines schwarzen Lochs mit Sternmasse. Dies war ein einzigartiges Ereignis; neben einem Lichtblitz wurden in den Millisekunden vor der Verschmelzung auch Gravitationswellen registriert. Dies war das erste Mal, dass Astronomen sowohl Gravitationswellen als auch elektromagnetische Strahlung aus demselben Ereignis nachweisen konnten.
SchwarzGEM
Bei einer Kilonova schwindet das emittierte Licht rasch; es ist nur wenige Tage lang nachweisbar. Astronomen müssen rasch reagieren und Teleskope auf den Teil des Himmels richten, aus dem das Gravitationswellensignal stammt. Gravitationswellendetektoren wie LIGO und Virgo können den Ort jedoch nur mit einer Genauigkeit bestimmen, die typischerweise Hunderte von Quadratgraden am Himmel umfasst (zum Vergleich: der Vollmond bedeckt etwa 0,2 Quadratgrad), eine Fläche, die viel größer ist als das Sichtfeld der größten Teleskope.
Um den Standort genauer zu bestimmen, haben Astronomen spezielle Teleskope gebaut, um das schwache optische Signal, das mit dem Verschmelzungsereignis in Zusammenhang steht, schnell zu orten. Eine neue Ergänzung dieser Teleskope ist das empfindliche BlackGEM-Teleskop-Array in Nordchile.
Sobald ein Gravitationswellensignal erkannt wird, wird BlackGEM schnell den großen Himmelsbereich absuchen, der von den Gravitationswellendetektoren identifiziert wurde. Der Vergleich dieser neuen Beobachtungen mit früheren Beobachtungen liefert eine große Anzahl möglicher Quellen. Eine davon könnte mit dem Gravitationswellenereignis in Verbindung stehen, einer Kilonova, die durch die Verschmelzung zweier Neutronensterne und die Geburt eines neuen Schwarzen Lochs verursacht wurde.
Falsche Quellen
„Da jedoch ein großer Bereich des Himmels abgesucht werden muss, können gelegentlich falsche, nicht-astronomische Signale durch unsere KI-trainierten Filter schlüpfen“, erklärt Steven Bloemen (Radboud University, Niederlande), Projektmanager der BlackGEM-Teleskope.
Eine häufige Ursache für falsche Signale sind Lichtreflexionen von Kommunikationssatelliten. „Darüber hinaus erkennt BlackGEM auch Signale astronomischen Ursprungs, die jedoch nichts mit dem gesuchten Kilonova-Signal zu tun haben, wie etwa erdnahe Asteroiden“, ergänzt Peter Jonker (Radboud University, Niederlande), PI der Citizen Science-App und Co-PI des niederländischen Black Hole Consortiums.
Bürger auf der ganzen Welt werden gebeten, den Astronomen dabei zu helfen, zu erkennen, welche Quellen falsch sind und welche Quellen mögliche Kandidaten für Folgebeobachtungen sind. „Selbst unter diesen astronomischen Signalen, die nicht von der Kilonova herrühren, gibt es Ereignisse, die mit schwarzen Löchern in Zusammenhang stehen“, sagt Paul Groot (UTC, Radboud University und PI von BlackGEM).
KI-Training
Aufgrund der großen Anzahl möglicher Quellen verwenden Astronomen Techniken der künstlichen Intelligenz, um zu entscheiden, welche Quellen interessant sind und welche ignoriert werden können.
Bloemen sagt: „Menschen sind immer noch viel besser darin, Muster zu erkennen als unsere Algorithmen. Mithilfe der App können Bürger auf der ganzen Welt dabei helfen, unsere KI-Algorithmen zu trainieren, zwischen echten und falschen Quellen zu unterscheiden und die interessantesten Kandidatenquellen schneller zu identifizieren.“
Bürger, die bewiesen haben, dass sie in der Lage sind, echte Quellen zu erkennen, können nun Folgebeobachtungen mit dem Netzwerk robotischer Teleskope des Las Cumbres Observatory (LCO) auslösen.
Jonker sagte: „Der Direktor des LCO hat freundlicherweise zugestimmt, es Bürgern zu gestatten, ihre 0,4-m-Teleskope zu aktivieren, um Folgebeobachtungen direkt aus der App durchzuführen, wenn der Benutzer dies für notwendig erachtet. Dies wird Informationen liefern, die Astronomen verwenden können, um festzustellen, ob es sich bei einem der tatsächlichen Ereignisse um eine Kilonova handelt.“
Edward Gomez, Bildungsdirektor des LCO, fügt hinzu: „Wir freuen uns, dass LCO für dieses Citizen Science-Projekt verwendet wird, und zwar in verschiedenen Sprachen, wodurch die Astronomie einem breiteren Publikum zugänglich gemacht wird.“
Daniëlle Pieterse, Doktorandin an der Radboud University und an BlackGEM und der Entwicklung der BlackHoleFinder-App beteiligt, sagte: „Potenzielle Kilonova-Signale können zu jeder Tages- und Nachtzeit auftreten und sie entwickeln sich schnell, daher ist Zeit von entscheidender Bedeutung. Deshalb sind die BlackGEM-Daten in der App weltweit nur 15 Minuten verfügbar, nachdem das Teleskop die Daten aufgenommen hat.“
„Entscheidend ist auch die globale Reichweite der App – wenn Bürgerwissenschaftler auf der ganzen Welt sind, ist immer jemand wach, der die neuen Daten schnell überprüft.“
Während jeder Beobachtungsnacht in Chile wird das BlackGEM-Array neue vorübergehende Quellen entdecken. Die App-Benutzer können das Teleskop auch live in der App sehen. Während der Tagesstunden können in Chile keine Daten erfasst werden, daher werden dann keine neuen Daten verfügbar sein. Das LIGO/Virgo/KAGRA-Konsortium von Gravitationswellendetektoren wird bis Juni 2025 aktiv nach neuen Gravitationswellensignalen „lauschen“.
Zur Verfügung gestellt von der Niederländischen Forschungsschule für Astronomie (NOVA)