Mit Einstein auf dem Sofa

Der Sternenhimmel im Oktober 2017

Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik/B. Knispel (Foto), NASA (Pulsar-Illustration)Benjamin Knispel

Nebelige Herbstnächte machen den Astronomen in dieser Saison häufig einen Strich durch die Rechnung. Doch es gibt interessante Alternativen, dennoch Astronomie zu betreiben, und zwar ganz gemütlich mit Laptop oder Tablet auf dem Sofa. Im Internet findet sich eine ganze Reihe an Citizen-Science- oder Mitmach-Projekten, mit denen Amateurastronomen Profis bei ihrer Arbeit unterstützen können. Denn mittlerweile stehen den Wissenschaftlern dank modernster Beobachtungstechnologien so große Datenmengen zur Verfügung, dass sie diese oft selbst gar nicht mehr bewältigen können. Auch wenn die Datenauswertung vollständig automatisiert ablaufen kann, stoßen die Wissenschaftler an Grenzen. Oftmals sind die Algorithmen so zeitaufwändig oder die Datenmengen von Himmelsdurchmusterungen derart umfangreich, dass sie sich auch mittels modernster Computercluster kaum in absehbarer Zeit bewältigen lassen. Daher greifen die Forscher dabei auf brachliegende Rechenzeit zurück, die freiwillige Computernutzer an ihren Heim-PCs zur Verfügung stellen.

Ein solches Projekt ist Einstein@Home, das nach Neutronensternen in der Milchstraße sucht. Es ging im Jahr 2005 an den Start. Ursprünglich war es speziell darauf ausgerichtet, die Messdaten der US-amerikanischen LIGO-Detektoren nach Gravitationswellensignalen dieser kompakten Himmelskörper zu durchforsten. Mittlerweile wertet es auch Beobachtungen großer Radioteleskope wie Arecibo sowie des Gammasatelliten Fermi aus. In diesen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums sind Neutronensterne häufig als so genannte Pulsare sichtbar.

Diese kompakten Sterne besitzen ein extrem starkes Magnetfeld. Entlang der Magnetfeldachsen, in denen sich die Feldlinien konzentrieren, werden Elektronen beschleunigt und senden dabei elektromagnetische Strahlung in Form eines engen Lichtkegels aus. Da Magnetfeld- und Rotationsachse der Sterne meist nicht zusammenfallen, streicht dieser Lichtkegel regelmäßig wie ein Leuchtfeuer durch den Weltraum. Gravitationswellen sollten diese Himmelskörper hingegen aussenden, wenn ihre Oberfläche leicht von einer perfekten Kugelform abweicht. Durch die rasche Rotation würden sie dann die Raumzeit leicht in Schwingung versetzen.

Mehr als 450 000 Freiwillige haben bisher auf ihren Heim- und Büro-PCs für Einstein@Home bereitgestellt, aktuell sind es rund 32 000 aktive Teilnehmer. Dadurch kommt eine Gesamtrechenkapazität von etwa 5,7 Petaflop zustande. Das ist durchaus vergleichbar mit den derzeit schnellsten Computern der Welt.

Bis jetzt sind Einstein@Home Signale von über 50 Pulsaren aus Radiobeobachtungen und 19 aus Gammabeobachtungen ins Netz gegangen. Diejenigen Nutzer, deren Rechner an einer Entdeckung beteiligt war, werden selbstverständlich in der Danksagung der wissenschaftlichen Veröffentlichungen dazu erwähnt. Ein besonderer Anreiz zum Mitmachen bietet der diesjährige Nobelpreis für Physik für den ersten direkten Nachweis von Gravitationswellen innerhalb der LIGO-Kollaboration.

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