DESI erstellt die bislang größte 3D-Karte des Universums mit 47 Millionen Galaxien und Quasaren

Eine Himmelsdurchmusterung hat den Maßstab der modernen Kosmologie neu definiert

Das Dark Energy Spectroscopic Instrument, kurz DESI, hat die bislang detaillierteste Untersuchung des Universums abgeschlossen und eine Karte erstellt, die auf mehr als 47 Millionen Galaxien und Quasaren basiert. Die fünfjährige Kampagne am Kitt-Peak-Nationalobservatorium in Arizona sollte ursprünglich Daten zu 34 Millionen Objekten sammeln. Stattdessen übertraf DESI dieses Ziel deutlich und lieferte den Forschern einen Datensatz, der frühere großskalige Kosmikkarten um nahezu eine Größenordnung erweitert.

Genau das ist die Geschichte. Laut dem Projektwissenschaftler David Schlegel umfassten frühere Karten des Kosmos insgesamt nur etwa 5 Millionen Galaxien. Die abgeschlossene DESI-Durchmusterung geht weit darüber hinaus und liefert ein deutlich dichteres Bild davon, wie Materie über Raum und Zeit verteilt ist. In der modernen Kosmologie sind solche Vergleiche wichtig, weil die Anordnung der Galaxien eines der wichtigsten Werkzeuge ist, mit denen Wissenschaftler Modelle zur Entwicklung des Universums testen.

Warum die Karte wichtig ist

Die Arbeit von DESI ist nicht nur ein rekordverdächtiges Katalogisierungsprojekt. Die neue Karte könnte Forschern helfen, einen der beunruhigendsten jüngeren Befunde der Physik zu untersuchen: die scheinbare Schwächung der Dunklen Energie. Dunkle Energie ist die Bezeichnung für den unbekannten Antrieb hinter der beschleunigten Expansion des Universums. Wenn ihre Stärke sich auf eine Weise verändert, die die heutige Theorie nicht erwartet, könnte das Standardmodell der Kosmologie eine ernsthafte Überarbeitung benötigen.

Eine so große Durchmusterung gibt Wissenschaftlern mehr Hebel, um diese Möglichkeit zu prüfen. Durch den Vergleich der Galaxienverteilung in verschiedenen Epochen der kosmischen Geschichte können Forscher nach Mustern im Wachstum der Strukturen und in der Expansionsrate suchen. Mehr Objekte bedeuten mehr statistische Aussagekraft und eine bessere Chance, echte Signale vom Rauschen zu trennen. DESI kommt daher nicht nur als technischer Triumph, sondern auch als zentrales Instrument in einer tieferen theoretischen Debatte.

Auch die enorme Empfindlichkeit des Projekts fällt auf. Laut dem Bericht wurden einige der schwächsten Galaxien in der Durchmusterung mit nur 100 bis 200 Photonen beobachtet. Dieses Detail zeigt, wie aggressiv die moderne Astronomie in die schwachen Ränder des beobachtbaren Universums vordringt. Die Effizienz von DESI, die es erlaubte, das ursprüngliche Ziel zu übertreffen, ist einer der Gründe, warum die endgültige Karte zu einem so wichtigen Meilenstein geworden ist.

Die Durchmusterung ist abgeschlossen, aber die Wissenschaft geht weiter

Obwohl die Hauptdurchmusterung von DESI abgeschlossen ist, werden die Daten noch ein weiteres Jahr analysiert, bevor sie Forschern vollständig zur Verfügung stehen. Die Kollaboration plant außerdem, mindestens weitere zweieinhalb Jahre Daten zu sammeln. Es besteht die Hoffnung, das Instrument aufzurüsten und bis in die 2030er Jahre weiter zu betreiben.

Diese Fortsetzung ist wichtig, weil die aktuelle Durchmusterung bereits 14.000 Quadratgrad des Himmels abdeckt und das Team diese Fläche auf 17.000 Quadratgrad ausweiten möchte. Zum Vergleich: Der gesamte Himmel umfasst mehr als 41.000 Quadratgrad, aber nicht alles davon lässt sich auf dieselbe Weise sinnvoll beobachten, weil nahe helle Objekte, einschließlich der Milchstraße, klare Messungen stören. Dennoch hat DESI bereits einen Maßstab erreicht, der neu definiert, wie eine präzise Karte des Universums aussieht.

Schlegel beschrieb ein langjähriges Muster in der Astronomie, bei dem Karten ungefähr alle zehn Jahre zehnmal größer werden. Wenn dieses Tempo anhielte, könnten Astronomen, so seine Schätzung, bis 2061 alle beobachtbaren Galaxien innerhalb von 10 Milliarden Lichtjahren kartieren. Das ist eher eine ambitionierte Projektion als ein Versprechen, zeigt aber, wie DESI in einen größeren Trend passt: Die Kosmologie wird in atemberaubendem Tempo zu einer datenreichen Wissenschaft.

Ein Meilenstein mit Folgen weit über Astronomie-Schlagzeilen hinaus

Große Himmelsdurchmusterungen mögen abstrakt klingen, aber ihre Folgen für die Physik sind konkret. Bessere Karten schärfen Messungen der kosmischen Struktur und schränken damit Theorien über Dunkle Energie, Gravitation und die Gesamtgeschichte des Universums ein. Außerdem liefern sie einen gemeinsamen Referenzdatensatz, auf dem viele künftige Studien aufbauen werden, sei es zur Prüfung exotischer kosmologischer Modelle oder einfach zum Verständnis der Galaxienentwicklung über Milliarden von Jahren.

DESIs Leistung ist daher zweierlei zugleich. Es ist ein technischer Erfolg, weil das Instrument weit mehr Daten gesammelt hat als ursprünglich geplant. Und es ist eine intellektuelle Provokation, weil die resultierende Karte dabei helfen könnte zu bestimmen, ob eine der zentralen Annahmen der Kosmologie noch trägt. Wenn sich die Dunkle Energie tatsächlich anders verhält als erwartet, wird diese Durchmusterung eines der Werkzeuge sein, mit denen Forscher das belegen.

Wichtigste Punkte

• DESI hat eine fünfjährige Durchmusterung mit mehr als 47 Millionen Galaxien und Quasaren abgeschlossen.
• Der Datensatz ist etwa 10 Mal größer als frühere große Kosmikkarten, die im Bericht genannt werden.
• Die Karte könnte Wissenschaftlern helfen, die scheinbare Schwächung der Dunklen Energie zu testen.
• Die Kollaboration plant in den kommenden Jahren weitere Datensammlungen, mögliche Upgrades und eine breitere Analyse.

Das unmittelbarste Ergebnis ist simpel: Die Menschheit hat jetzt ihre detaillierteste Karte des Universums. Die schwierigere und interessantere Frage ist, was diese Karte offenbaren wird, wenn Forschende sie vollständig ausgewertet haben.

Dieser Artikel basiert auf der Berichterstattung von New Scientist. Zum Originalartikel.