Astronomen bitten die Öffentlichkeit um Mithilfe bei der Suche nach neu entstandenen Schwarzen Löchern

Das niederländische Black-Hole-Konsortium 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, Bengali, Polnisch und Italienisch hinzugekommen, wodurch sich die Zahl der Menschen, die in ihrer Muttersprache auf die Citizen-Science-App zugreifen können, deutlich erhöht.

Die App-Erweiterung wurde auf der 32. IAU-Generalversammlung in Kapstadt, Südafrika, angekündigt. Die App ist in den Apple- und Android-App-Stores sowie unter https://www.blackholefinder.org erhältlich.

Bürger auf der ganzen Welt sind eingeladen, Wissenschaftlern dabei zu helfen, interessante und schnell zu verfolgende Quellen – potenzielle Kilonovas – und Quellen, bei denen es sich um gefälschte Quellen handelt, zu identifizieren. Die erste und bisher einzige Beobachtung einer Kilonova erfolgte am 18. August 2017: Es handelte sich um einen kurzen Lichtblitz, der durch die Verschmelzung zweier Neutronensterne entstand.

Diese Verschmelzung führte zur Bildung eines Schwarzen Lochs mit Sternmasse. Es war ein einzigartiges Ereignis: In den Millisekunden vor der Verschmelzung wurden neben einem Lichtblitz auch Gravitationswellen nachgewiesen. Dies war das erste Mal, dass Astronomen sowohl Gravitationswellen als auch elektromagnetische Strahlung desselben Ereignisses nachweisen konnten.

Schwarzer Edelstein

Wenn eine Kilonova auftritt, wird das emittierte Licht schnell schwächer; es kann nur für ein paar Tage nachgewiesen werden. Astronomen müssen schnell handeln und ihre Teleskope auf den Teil des Himmels richten, von dem das Gravitationswellensignal kommt. Allerdings können Gravitationswellendetektoren wie LIGO und Virgo den Standort nur mit einer Genauigkeit bestimmen, die typischerweise Hunderte von Quadratgraden am Himmel umfasst (als Referenz: Der Vollmond deckt etwa 0,2 Quadratgrad ab), eine viel größere Fläche als das Sichtfeld der größten Teleskope.

Um den Standort genauer zu bestimmen, bauten Astronomen spezielle Teleskope, um das schwache optische Signal, das mit dem Fusionsereignis in Verbindung steht, schnell zu lokalisieren. Eine neue Ergänzung dieser Teleskope ist das empfindliche BlackGEM-Teleskop-Array im Norden Chiles.

Sobald ein Gravitationswellensignal erkannt wird, scannt BlackGEM schnell den großen Bereich des Himmels, der von den Gravitationswellendetektoren identifiziert wird. Der Vergleich dieser neuen Beobachtungen mit früheren Beobachtungen liefert eine große Anzahl möglicher Quellen. Eine davon könnte mit dem Gravitationswellenereignis in Verbindung gebracht werden, einer Kilonova, die durch die Verschmelzung zweier Neutronensterne und die Geburt eines neuen Schwarzen Lochs verursacht wird.

Gefälschte Quellen

„Da jedoch ein großer Teil des Himmels erforscht werden muss, können manchmal falsche nichtastronomische Signale durch unsere KI-trainierten Filter gelangen“, erklärt Steven Bloemen (Radboud University, Niederlande), Projektleiter der BlackGEM-Teleskope.

Eine der häufigsten Ursachen für falsche Signale ist die Lichtreflexion von Kommunikationssatelliten. „Darüber hinaus erkennt BlackGEM auch Signale astronomischen Ursprungs, die jedoch nicht mit dem gesuchten Kilonova-Signal in Zusammenhang stehen, wie etwa erdnahe Asteroiden“, fügt Peter Jonker (Radboud-Universität, Niederlande), PI der Citizen-Science-Anwendung, hinzu und Co-PI des Dutch Black Hole Consortium.

Bürger auf der ganzen Welt sind eingeladen, Astronomen dabei zu helfen, falsche Quellen und solche, denen wahrscheinlich Beobachtungen folgen, zu identifizieren. „Selbst unter diesen astronomischen Signalen, die nicht auf die Kilonova zurückzuführen sind, gibt es Ereignisse, die mit Schwarzen Löchern in Verbindung stehen“, erklärt Paul Groot (UTC, Radboud University und PI von BlackGEM).

KI-Training

Aufgrund der hohen Anzahl möglicher Quellen entscheiden Astronomen mithilfe künstlicher Intelligenz, welche Quellen interessant sind und welche ignoriert werden können.

Laut Bloemen sind „Menschen immer noch viel besser darin, Muster zu erkennen als unsere Algorithmen.“ Mit der App können Bürger auf der ganzen Welt dabei helfen, unsere KI-Algorithmen zu trainieren, um echte von gefälschten Quellen zu unterscheiden und die interessantesten Kandidatenquellen schneller zu identifizieren. »

Bürger, die ihre Fähigkeit unter Beweis gestellt haben, echte Quellen zu erkennen, können nun Folgebeobachtungen mit dem Netzwerk von Roboterteleskopen des Las Cumbres Observatory (LCO) auslösen.

Jonker sagte: „Der LCO-Direktor hat freundlicherweise zugestimmt, den Bürgern zu erlauben, ihre 0,4-m-Teleskope auszulösen, um Folgebeobachtungen direkt über die App durchzuführen, wenn der Benutzer dies für notwendig hält.“ Dies wird Informationen liefern, anhand derer Astronomen feststellen können, ob es sich bei einem der tatsächlichen Ereignisse um eine Kilonova handelt. »

Edward Gomez, Bildungsdirektor des LCO, fügte hinzu: „Wir freuen uns, dass LCO für dieses Citizen-Science-Projekt und in verschiedenen Sprachen verwendet wird, um die Astronomie einem breiteren Publikum zugänglicher zu machen.“ »

Daniëlle Pieterse, Doktorandin an der Radboud-Universität und an BlackGEM und der Entwicklung der BlackHoleFinder-App beteiligt, sagte: „Potenzielle Kilonova-Signale können zu jeder Tages- und Nachtzeit auftreten und entwickeln sich im Laufe der Zeit schnell . Aus diesem Grund sind BlackGEM-Daten bereits 15 Minuten nach der Datenerfassung durch das Teleskop weltweit in der App verfügbar.

„Auch die globale Reichweite der App ist von entscheidender Bedeutung: Da Citizen Scientists überall sind, ist immer jemand wach, der schnell neue Daten überprüft. »

In jeder Beobachtungsnacht in Chile wird das BlackGEM-Netzwerk neue transiente Quellen entdecken. App-Benutzer können das Teleskop auch live in der App betrachten. Da in Chile tagsüber keine Daten erfasst werden können, stehen keine neuen Daten zur Verfügung. Das LIGO/Virgo/KAGRA-Konsortium von Gravitationswellendetektoren wird bis Juni 2025 aktiv auf neue Gravitationswellensignale „lauschen“.