„Unsichtbares kartiert“: US-Schüler entdeckt 1,5 Millionen verborgene Himmelsobjekte, die NASA übersah
Die astronomische Forschung hat kürzlich einen wichtigen Meilenstein erreicht: Matteo Paz, ein talentierter junger Forscher, hat mit seinem Modell VARnet eine neuartige Lösung zur Auswertung des gewaltigen Datensatzes des NEOWISE-Teleskops entwickelt. Das Projekt könnte die Art und Weise, wie wir das Universum untersuchen, nachhaltig verändern.
Auf der Suche nach erdnahen Himmelskörpern
Das NEOWISE-Teleskop, bekannt für seine mehr als zehnjährige Mission zur Himmelsdurchmusterung im infraroten Bereich, war ursprünglich für die Suche nach erdnahen Asteroiden gedacht. Im Laufe der Jahre hat es fast 200 Milliarden Einzelbeobachtungen gesammelt. Diese Daten enthalten zahlreiche Himmelsobjekte wie Quasare, pulsierende Sterne und Doppelsternsysteme. Doch der Umfang der Daten stellte eine riesige Herausforderung dar: Eine manuelle Analyse war praktisch unmöglich, und traditionelle Computerlösungen waren zu langsam.
Das Problem ist vielschichtig. Viele der beobachteten Objekte sind entweder zu kurzlebig oder verändern sich so langsam, dass sie kaum systematisch entdeckt werden können. Deshalb blieben große Teile der Daten über Jahre weitgehend unbearbeitet.
Wie VARnet die Daten knackt
Im Rahmen eines Sommerforschungsprogramms an Caltech brachte Matteo Paz mit VARnet eine Wendung. Gemeinsam mit Davy Kirkpatrick, einem Senior Research Scientist am IPAC, entwickelte Paz ein dreistufiges Modell aus Wavelet-Zerlegung, einer modifizierten diskreten Fourier-Transformation und einem Convolutional Neural Network. VARnet kann jede Datenquelle in weniger als 53 Mikrosekunden verarbeiten, was die Analyse deutlich beschleunigt.
Mit VARnet wurden 1,5 Millionen potenziell veränderliche Himmelsobjekte identifiziert. Diese müssen jetzt weiter beobachtet und klassifiziert werden, um ihre Natur endgültig zu klären. Paz betont, dass sein Modell nicht nur in der Astronomie nützlich ist: Es lässt sich auch auf andere zeitbasierte Studien anwenden, zum Beispiel auf die Chart-Analyse und die Untersuchung atmosphärischer Effekte.
Wer hinter dem Erfolg steckt
Im Mittelpunkt steht Matteo Paz, ein außergewöhnlich begabter junger Mann aus Pasadena, der schon in der achten Klasse AP Calculus gemacht hat und sich mittlerweile zwischen Mathematik und Informatik bewegt. Seinen Einstieg in die Astronomie verdankt er den öffentlichen Veranstaltungen bei Caltech, die er seit seiner Kindheit mit seiner Mutter besucht hat.
Davy Kirkpatrick, der Paz als Mentor unterstützt hat, ist ein erfahrener Wissenschaftler (mit einer Biografie, die von landwirtschaftlichen Wurzeln in Tennessee bis zu seiner Forschung zu braunen Zwergen reicht). Kirkpatrick freut sich darüber, junge Talente wie Paz zu fördern: “Wenn ich ihr Potenzial sehe, möchte ich sicherstellen, dass sie es erreichen”, sagt Kirkpatrick. Diese Haltung spiegelt sich in seinem fünfjährigen Engagement bei der Betreuung von Highschool-Schülern wider.
Starke Leistungen und was noch kommt
Die vollständigen technischen Spezifikationen von VARnet wurden im November 2024 im The Astronomical Journal veröffentlicht. Als alleiniger Autor dieser peer-reviewten Arbeit hat Paz die Leistungsfähigkeit seines Modells ausführlich dokumentiert. Außerdem gewann er im Regeneron Science Talent Search einen Preis von 230.000 €, ein weiterer Beleg für seine Fähigkeiten und seinen Beitrag zur Wissenschaft.
Das Engagement von Paz mündet im Jahr 2025 in einen vollständigen Katalog der entdeckten Objekte, der für tiefergehende statistische Studien über die Infrarot-Variabilität des gesamten Himmels genutzt werden soll. Die Arbeit von Matteo Paz und seinen Mentorinnen und Mentoren zeigt, wie junge Talente mit Leidenschaft und Erfindungsreichtum echte Fortschritte für die Forschung bringen können.
Die Projekte von Paz und seinem Team illustrieren nicht nur, wie sehr Technik die moderne Astronomie voranbringt, sondern auch welche Möglichkeiten aufstrebende Forschende haben, die wissenschaftliche Landschaft zu verändern.