Jeder grüne Punkt ist einer der 27.500 Asteroiden, die gerade in unserem Sonnensystem entdeckt wurden.(Bildnachweis: B612 Asteroid Institute / University of Washington DiRAC Institute / OpenSpace Project)
Mehr als 27.000 Asteroiden in unserem Sonnensystem wurden auf bestehenden Teleskopbildern übersehen – aber dank eines neuen KI-gestützten Algorithmus haben wir jetzt einen Katalog von ihnen. Die Wissenschaftler, die hinter dieser Entdeckung stehen, sagen, dass das Tool es einfacher macht, Millionen von Asteroiden zu finden und zu verfolgen, einschließlich potenziell gefährlicher Asteroiden, die eines Tages die Erde treffen könnten. Für diese bedrohlichen Weltraumfelsen bräuchte die Welt Jahre der Vorwarnung, bevor sie versucht, sie von unserem Planeten abzulenken.
Die meisten der neu entdeckten Asteroiden befinden sich im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter, wo Wissenschaftler in den letzten 200 Jahren bereits über 1,3 Millionen solcher Felsbrocken katalogisiert haben. Die jüngste Entdeckung, die in etwa fünf Wochen gemacht wurde, umfasst auch etwa 150 Weltraumfelsen, deren Bahnen sie in die Erdumlaufbahn gleiten lassen; allerdings scheint keiner dieser „erdnahen Asteroiden“ auf Kollisionskurs mit unserem Planeten zu sein. Andere sind Trojaner, die dem Jupiter auf seiner Umlaufbahn um die Sonne folgen. Die Beobachtungen dieser Asteroiden müssen noch beim Minor Planet Center der Internationalen Astronomischen Union, dem offiziellen Gremium für Asteroidenentdeckungen, eingereicht und akzeptiert werden.
Astronomen finden neue Asteroiden auf herkömmliche Weise, indem sie immer und immer wieder Bereiche unseres Himmels mit Hilfe von Teleskopbildern untersuchen, die mehrmals pro Nacht – normalerweise alle paar Stunden – aufgenommen werden. Während Planeten, Sterne und Galaxien im Hintergrund von einem Bild zum nächsten unverändert bleiben, werden Asteroiden als Lichtpunkte entdeckt, die sich merklich bewegen und dann markiert und überprüft werden. Von dort aus werden die Bahnen dieser Asteroiden bestimmt und überwacht.
„Das ist wirklich eine Aufgabe für die KI“, sagte Ed Lu, geschäftsführender Direktor des Asteroid Institute und Mitbegründer der B612 Foundation, Anfang letzten Monats während einer Diskussion über die Entdeckung. Tatsächlich nähern sich die für die Asteroiden-Suche entwickelten KI-Tools bereits dem von Menschen erreichbaren Niveau an, so Lu: „Ich denke, wir werden das in den nächsten Wochen schnell übertreffen.“
Der von Lus Team entwickelte Algorithmus mit der Bezeichnung Tracklet-less Heliocentric Orbit Recovery (THOR) analysierte über 400.000 Archivbilder des Himmels, die vom National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory (NOIRLab) verwaltet werden. Solange es innerhalb von 30 Tagen etwa fünf Beobachtungen gibt, die mit demselben Himmelsausschnitt verbunden sind, kann der Algorithmus seine Arbeit aufnehmen. Der Algorithmus wurde mit einem großen Datensatz trainiert, so dass er in der Lage ist, bis zu 1,7 Milliarden Lichtpunkte in nur einem einzigen Teleskopbild zu analysieren. Der Algorithmus ist so konzipiert, dass er einen Lichtpunkt in einem Bild des Himmels mit einem anderen in einem anderen Bild verbindet und feststellt, ob es sich bei beiden Punkten um dasselbe Objekt handelt – in den meisten Fällen ist das ein Hinweis auf einen Asteroiden, der sich durch den Weltraum bewegt, heißt es in einer Beschreibung des Algorithmus durch die B612 Foundation.
„Wir besitzen kein Teleskop, wir betreiben kein Teleskop“, sagte Lu während der Diskussion. „Wir machen das aus der Perspektive der Datenwissenschaft.“
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Die Wissenschaftler skalierten ihren Algorithmus mit Hilfe der Google Cloud, deren Rechenleistung und Datenspeicherdienste es den Wissenschaftlern erleichterten, Tausende von Asteroidenumlaufbahnen zu testen, so eine am Dienstag (30. April) von der B612 Foundation veröffentlichte Erklärung.
„Wir können nicht nur Asteroiden in Datensätzen finden, die nie dafür gedacht waren, sondern wir können jedes andere Teleskop auf der Welt dazu bringen, Asteroiden besser zu finden“, sagte Lu während des Vortrags. „Das verändert die Art und Weise, wie Astronomie betrieben wird.“
Im Jahr 2022 entdeckte dasselbe Team von Wissenschaftlern mit THOR 100 Asteroiden, die auf bisherigen Teleskopbildern unentdeckt geblieben waren. Auch andere Astronomenteams haben die KI genutzt, um neue Asteroiden zu finden. Erst vor zwei Wochen haben beispielsweise Bürgerwissenschaftler einen Algorithmus trainiert, der zur Entdeckung von 1.000 neuen Asteroiden in Archivbildern des Hubble-Weltraumteleskops führte. Im vergangenen Juli entdeckte eine Software namens HelioLinc3D, die für die Suche nach erdnahen Asteroiden entwickelt wurde, einen 180 Meter breiten Weltraumfelsen, der sich der Erde voraussichtlich bis auf 225.000 Kilometer nähern wird. Das ist näher als die durchschnittliche Entfernung zwischen unserem Planeten und dem Mond.
Wissenschaftler haben bisher über 2.000 solcher „potenziell gefährlichen Asteroiden“ entdeckt und schätzen, dass noch etwa 2.000 weitere entdeckt werden müssen. Diese Weltraumfelsen aufzuspüren, um die Verteidigung des Planeten zu unterstützen, ist eine der Aufgaben des geplanten Vera C. Rubin-Observatoriums in Chile, für das die Asteroidenjagd-Software HelioLinc3D entwickelt wurde.
Das 8,4-Meter-Teleskop, das nächstes Jahr in Betrieb genommen werden soll, wird mindestens ein Jahrzehnt lang jede Nacht Bilder des Südhimmels aufnehmen, wobei jedes Bild eine Fläche von 40 Vollmonden abdeckt. Wissenschaftler sagen, dass diese Kadenz, unterstützt durch KI-basierte Software wie THOR und HelioLinc3D, dem Observatorium helfen könnte, bis zu 2,4 Millionen Asteroiden – doppelt so viele wie derzeit katalogisiert – in den ersten sechs Monaten seines Betriebs zu finden.
