COSMOS: Clustering, orbital- und simulationsbasierte Modellierung für Beobachtungsdurchmusterungen

• Antragsteller: Dr. Tobias Buck, seit 1/2026
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie ; Künstliche Intelligenz und Maschinelle Lernverfahren
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 573580088

Das COSMOS-Projekt zielt darauf ab, die Entstehungs- und Akkretionsgeschichte der Milchstraße mithilfe neuartiger datengestützter Methoden der galaktischen Archäologie zu rekonstruieren. Im Mittelpunkt des Projekts steht die Entwicklung robuster, unbeaufsichtigter Clustering-Algorithmen (AstroLink, FuzzyCat) und simulationsbasierter Inferenztechniken (SBI), um stellare Substrukturen in großen astrometrischen und spektroskopischen Durchmusterungen wie Gaia, APOGEE, SDSS-V und 4MOST zuverlässig zu identifizieren und physikalisch zu interpretieren. Wissenschaftlich gesehen versucht das Projekt, die Massenverteilung, die Bahneigenschaften und die Einfallzeiten von zerstörten Satellitengalaxien, die die Struktur des Sternhalos der Milchstraße geprägt haben, zu erschließen. Wir untersuchen weiterhin, wie chemische und kinematische Informationen genutzt werden können, um diese vergangenen Ereignisse nachzuvollziehen, und inwieweit chemische Elementhäufigkeiten allein ausreichen, um Rückschlüsse auf die Entstehungsgeschichte der Galaxie und die zugrunde liegenden kosmologischen Modelle zu ziehen. Insbesondere der letztgenannte Punkt wird dazu beitragen, extragalaktische Untersuchungen zu informieren, bei denen keine kinematischen Daten verfügbar sind, und die Milchstraße in den Kontext der größeren Galaxienpopulation zu stellen. Methodisch wird COSMOS differenzierbare, GPU-beschleunigte N-Körper-Simulationen entwickeln und einsetzen, um realistische, kontrollierbare Modelle von akkretierten Systemen innerhalb eines sich dynamisch entwickelnden Potenzials der Milchstraße zu erstellen. Alle daraus resultierenden Tools und Modelle werden in enger Zusammenarbeit mit dem Scientific Software Center der Universität Heidelberg als nachhaltige Open-Source-Software zur Verfügung gestellt. COSMOS integriert somit modernste Astrophysik, numerische Simulation, maschinelles Lernen und wissenschaftliche Softwareentwicklung in einem hochwirksamen Rahmen mit großer Relevanz für die internationale Forschungsgemeinschaft.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. William Oliver, Ph.D., bis 1/2026