Blick ins All ohne Schleier:
Neuer Algorithmus sprengt alte Grenzen

In der klaren Nacht scheint der Himmel ruhig, doch für Astronomen ist er von einem flackernden Schleier überzogen. Ständig wech­seln­de Luftschichten lassen die besten irdischen Teleskope an Grenzen stoßen - bis jetzt.

Teleskop-Revolution: Schärfer sehen vom Boden aus

Ein Team von Mathematikern und Astronomen der Johns Hopkins University hat nun einen Weg gefunden, diesen Schleier algorithmisch zu lüften. Ihr Verfahren ImageMM entfernt atmosphärische Störungen und macht Bilder vom Boden aus so scharf, als wären sie direkt aus dem All aufgenommen. Veröffentlicht wurde die Methode im Astronomical Journal.

"Indem wir unseren Blick auf den Himmel schärfen, können wir weiter entfernte und schwächere Objekte erfassen und die Grenze des Sichtbaren verschieben", erklärt Projektleiter Tamás Budavári. Möglich wird dies, weil ImageMM modelliert, wie sich Licht durch verschiedene Atmosphärenschichten bewegt - und die verzerrten Signale rechnerisch wieder in eine klare Form bringt.


Bisherige Verfahren wie Adaptive Optics oder klassische Bildnachbearbeitung konnten atmosphärische Störungen nur begrenzt ausgleichen: Sie lieferten oft unscharfe Details oder erzeugten störende Artefakte. ImageMM geht einen Schritt weiter, indem es mit der Majorization-Minimization-Methode präzise modelliert, wie sich Licht durch verschiedene Luftschichten bewegt. So entstehen nicht geglättete, sondern detailreiche und rekonstruierte Aufnahmen - und das in Sekunden, selbst bei riesigen Datenmengen wie jenen des Rubin Observatory.

Infobox: Majorization-Minimization (MM) Vorteil ganz klar: ImageMM in Aktion

Test sehr erfolgreich

Die ersten Tests fanden am Subaru-Teleskop auf Hawaii statt. Innerhalb weniger Sekunden wandelte die Software verrauschte Aufnahmen in gestochen scharfe Bilder um, in denen selbst feine Spiralstrukturen von Galaxien sichtbar wurden. "Unsere Algorithmen lernen, durch den Vorhang hindurchzusehen und das dahinterliegende Bild zu rekonstruieren", sagt Mitentwickler Yashil Sukurdeep.

Besonders im Fokus steht das Vera C. Rubin Observatory in Chile, das ab diesem Jahr den Himmel systematisch kartieren wird. Die dort gesammelten Daten sollen helfen, Dunkle Materie und Dunkle Energie genauer zu untersuchen - beides zentrale, aber bislang unverstandene Bausteine des Kosmos. Schon kleine Qualitätsgewinne bei der Bildauswertung können hier entscheidend sein.

Während Weltraumteleskope wie Hubble nur winzige Himmelsausschnitte erfassen können, liefern irdische Anlagen massenhaft Daten. Mit ImageMM könnten diese Bilder in einer Schärfe vorliegen, die bisher nur aus dem Orbit erreichbar war. Die Hoffnung: ein nahezu ungetrübter Blick auf den Kosmos - ohne die Atmosphäre als störenden Schleier.


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