Die Jagd nach den kosmischen Leuchttürmen

Mit dem Citizen-Science-Projekt Einstein@Home fahnden Zehntausend Freiwillige nach Neutronensternen in der Milchstraße

Zuhause bequem auf Entdeckungstour durchs Weltall gehen – und das bei jedem Wetter? Einstein@Home macht`s möglich! Im Jahr 2005 gegründet, haben seitdem weltweit mehr als 480.000 Freiwillige am eigenen Rechner unter anderem nach Gravitationswellen von schnell rotierenden Neutronensternen gefahndet. Einige sind tatsächlich zu Entdeckern geworden. Die Leitung dieses Citizen-Science-Projekts obliegt Bruce Allen, Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover, das mit der University of Wisconsin-Milwaukee (USA) kooperiert.

Das Projekt Einstein@Home ermöglicht es jedermann, am eigenen PC, Laptop oder Smart-
phone  zum Entdecker zu werden.

 

Einstein@Home ist Citizen Science im besten Sinne. Die Teilnehmenden spenden brachliegende Rechenzeit auf ihren Computern, Tablets oder Smartphones und ermöglichen dadurch sehr rechenaufwendige wissenschaftliche Analysen. Das Projekt wurde im „Weltjahr der Physik“ 2005 ins Leben gerufen, um mit vereinter Rechenkraft die Gravitationswellen schnell rotierender Neutronensterne in unserer Galaxis aufzuspüren.

Während die Wellen solcher „Zombiesterne“ – die rund 20 Kilometer großen, kompakten Überreste explodierter Sonnen – bisher noch nicht gefunden wurden, gingen im September 2015 erstmal Gravitationswellen von verschmelzenden schwarzen Löchern ins Netz der beiden LIGO-Detektoren. Einstein@Home sucht in den öffentlichen Daten dieser US-Observatorien. Dazu teilt der Großrechner Atlas am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik die ankommenden Messdaten in kleine Pakete und sendet sie an die teilnehmenden Computer. Diese durchforsten sie gründlich während ihrer „Freizeit“ und schicken ihre Ergebnisse zurück. Wird im Datenstrom etwas Verdächtiges aufgespürt und gemeldet, nimmt es Atlas detailliert unter die Lupe.

Seit Anfang 2009 fahndet das Projekt außerdem nach Radiopulsaren. Dahinter verbergen sich Neutronensterne, die zwei gebündelte Radiostrahlen entlang der Magnetfeldachse in entgegengesetzte Richtungen aussenden. Sind Rotations- und Magnetfeldachse gegeneinander geneigt, dann streichen die beiden Radiobündel wie die Scheinwerfer eines Leuchtturms durchs All. Überqueren sie dabei zufällig die Erde, so empfangen die Teleskope ein periodisches Signal mit der Rotationsfrequenz des Pulsars.

Bei der Pulsarsuche analysiert Einstein@Home die Daten großer Observatorien wie des australischen Parkes- oder des Arecibo-Teleskops auf Puerto Rico; dessen Schüssel war zwar im Herbst 2020 kollabiert und dabei völlig zerstört worden. Es gibt aber noch genügend nicht ausgewertete Messdaten. Die Jagd nach den kosmischen Leuchttürmen verlief bisher sehr erfolgreich: 55 neue Radiopulsare haben die Freiwilligen mit ihren Rechnern bisher entdeckt.

Mitte 2011 kam ein neues Beobachtungsfenster hinzu: Seitdem durchkämmen die Privatrechner auch noch die Daten des Gammasatelliten Fermi mit Methoden aus der Gravitationswellensuche. Auf diese Weise fand Einstein@Home nicht weniger als 25 zuvor unbekannte Gammapulsare. Außerdem läuft aktuell eine Fahndung nach ausgewählten Gammapulsaren in Doppelsystemen, die aus einem Neutronenstern und einem Partnerstern bestehen. Solche Systeme sind für die Wissenschaft besonders interessant.

Schwarze Witwen im Weltall

Schwarze Witwen gibt es nicht nur im Tierreich sondern auch im Weltall. Welche Geheimnisse verraten diese über die Entstehung unserer Galaxie? Was haben Supercomputer und Bildschirmschoner mit der 'Jagd' nach Schwarzen Witwen zu tun? Genau darum geht es in diesem Video mit YouTuber Doktor Whatson.

„Das Strahlungsfeld eines Neutronensterns, also eines Pulsars, ist extrem intensiv und heizt seinen stellaren Partner auf“, sagt Bruce Allen, Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover. „Im Lauf der Zeit kann der Neutronenstern den Begleiter vollständig verdampfen.“ Schwarze Witwe nennen die Forschenden einen solchen „sternmordenden“ Pulsar. Und just ein solches Objekt hat Einstein@Home kürzlich entdeckt und damit ein zwei Jahrzehnte altes astronomisches Rätsel gelöst.

An dem Projekt haben seit seiner Gründung mehr als 480.000 Freiwillige aus aller Welt mitgerechnet. Im Schnitt sind rund 21.000 Teilnehmende mit etwa 33.000 Computern aktiv. Zusammen erreichen sie eine geschätzte Rechenleistung von rund 9 PetaFLOP/s. Das entspricht einem der 25 schnellsten Supercomputer der Welt. So werden Untersuchungen innerhalb weniger Monate möglich, die sonst Jahre dauern würden.

Die Anmeldung bei Einstein@Home ist sehr einfach und mit ein paar Klicks in wenigen Minuten erledigt. Danach müssen die Freiwilligen nichts mehr tun. Immer wenn ihre Rechner unbeschäftigt sind, analysieren sie Daten für die Wissenschaft. Dafür gibt es einen schmucken Bildschirmschoner – und die Aussicht, eine astronomische Entdeckung zu machen.

HOR

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