Ein dreidimensionaler Atlas der Milchstraße

Europäischer Forschungsrat fördert Wissenschaftler des MPA, der RTWH Aachen und des IA-FORTH, um die Galaxie in 3D zu kartieren

Torsten Enßlin vom Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA) in Garching, Philipp Mertsch von der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen (RTWH) in Aachen und Vasiliki Pavlidou vom Institut für Astrophysik der Foundation for Research and Technology - Hellas (IA-FORTH) in Heraklion, Kreta, Griechenland haben einen hochdotierten Synergy Grant (ERC-SyG) des Europäischen Forschungsrats erhalten, der darauf abzielt, den ersten dreidimensionalen, umfassenden Atlas unserer Milchstraßengalaxie zu erstellen. Dies wird die Art und Weise, wie wir das Universum beobachten und verstehen, revolutionieren. Das Projekt mit dem Namen mw-atlas verfügt über ein Gesamtbudget von zehn Millionen Euro und wird in den drei Instituten ab 2025 für sechs Jahre durchgeführt.

„Die Milchstraßengalaxie ist unsere Heimat, die Wiege unseres Sonnensystems und des Lebens, wie wir es kennen. Sie ist auch ein Schleier, durch den wir das ferne Universum beobachten und muss daher verstanden werden, um unseren Blick auf den Kosmos zu schärfen“, sagt Enßlin, Leiter der Forschungsgruppe zur Informationsfeldtheorie am MPA und koordinierender PI von mw-atlas.

„Die Milchstraße ist hochkomplex“, ergänzt Mertsch, Professor am Institut für Theoretische Teilchenphysik und Kosmologie der RWTH Aachen und Leiter des Aachener Knotens. „Sie enthält dunkle Materie, Sterne, Gas, Staub, kosmische Strahlung, Magnetfelder und turbulente Geschwindigkeiten, die alle durch ein Netzwerk von physikalischen Prozessen miteinander in Wechselwirkung stehen.“

„Die dreidimensionale Struktur dieser Inhalte ist entweder der Protagonist oder eine Hauptquelle des Rauschens in der gesamten Spitzenforschung der Astrophysik, ob wir nun über die Suche nach den Anfängen unseres Universums, über die Natur der dunklen Materie oder über den Ursprung der Sterne und der energiereichsten Teilchen im Kosmos sprechen“, sagte Pavlidou, Affiliated Faculty Member am IA-FORTH und Professorin am Department of Physics der Universität Kreta in Griechenland, PI des Kreta-Knotens.

„Obwohl wir seit Jahrzehnten Daten über die Milchstraße sammeln, sind die meisten Informationen immer noch zweidimensional: Wir nehmen die 3D-Galaxie nur als 2D-Projektion auf die Himmelskugel wahr“, so Enßlin. „Mit Hilfe der Informationsfeldtheorie, bei der meine Gruppe Pionierarbeit geleistet hat, können wir die Fülle der vorhandenen Daten über die Milchstraße kombinieren, um die dreidimensionale Struktur aller ihrer Bestandteile zu rekonstruieren.“

„Die Karten der Bestandteile der Milchstraße werden aus physikalisch informierten Rekonstruktionen resultieren“, erklärt Mertsch.  „Obwohl physikalische Wechselwirkungen zwischen den Bestandteilen die Rekonstruktion erschweren, sind sie der Schlüssel, um die dritte Dimension für den Atlas zu erschließen. Diese Wechselwirkungen ermöglichen es uns, Objekte in bekannten Entfernungen zu nutzen, um schwerer fassbare Objekte zu lokalisieren, bei denen eine Wechselwirkung mit den ersteren beobachtet wurde.“

„Wenn wir den mw-Atlas erfolgreich fertigstellen, wird es in zehn Jahren kaum einen Aspekt der astrophysikalischen Forschung geben, der den Atlas nicht nutzt. Wir hoffen, dass er bahnbrechende Wissenschaft in einer Weise ermöglichen wird, die wir uns heute noch nicht einmal vorstellen können“, schloss Pavlidou.

Das mw-atlas-Projekt wird auch Technologien und Algorithmen, die es entwickelt hat, in andere Bereiche wie medizinische Bildgebung, Erdüberwachung und industrielle Datenanalyse übertragen. Es wird durch das ERC-SyG-Programm 2024 finanziert. Dieses Programm bietet Zuschüsse zur Förderung der Forschung an den intellektuellen Grenzen, indem es kleinen Gruppen von zwei bis vier Hauptforschern und ihren Teams ermöglicht, gemeinsam ehrgeizige Forschungsprobleme an der Schnittstelle zwischen etablierten Disziplinen mit unkonventionellen Ansätzen anzugehen.

Im Rahmen des Wettbewerbs 2024 wurden 56 Forschungsgruppen aus ganz Europa mit den begehrten ERC-Synergy Grants ausgezeichnet. Die mit einem Gesamtbudget von 570 Millionen Euro ausgestatteten Grants sind Teil des EU-Forschungs- und Innovationsprogramms „Horizont 2020“.