Software erlaubt realistische Weltraumansichten

Informatiker der Technischen Universität Braunschweig haben in Zusammenarbeit mit Astronomen aus Mexiko ein Programm entwickelt, das die virtuelle Visualisierung von astronomischen Nebeln verbessert.

Die sogenannten „planetarischen Nebel“ werden damit als interaktive 3D-Modelle dargestellt. Diese Möglichkeit ist nicht nur für Astrophysiker interessant, sondern langfristig auch für die Visualisierung des Weltraums in modernen Planetarien. „Bislang existieren kaum wissenschaftlich fundierte 3D-Modelle und Animationen für digitale Planetariensysteme“, erklärt Marcus Magnor, Professor am Computer Graphics Lab der TU Braunschweig, gegenüber pressetext.

In modernen Planetarien kommen digitale Kuppel-Projektionssysteme zum Einsatz. „Das kann man sich vorstellen wie eine Reihe sehr hochwertiger Videoprojektoren, die die gesamte Planetariumskuppel als Projektionsfläche nutzen“, beschreibt Magnor. Mithilfe computergenerierter Bilder erlaubt das beispielsweise virtuelle Weltraumflüge. Doch für eine möglichst realistische Gestaltung mangelt es an den erforderlichen 3D-Modellen etwa von planetarischen Nebeln. Das sind leuchtende Gaswolken, die manche Sterne an ihrem Lebensende hinterlassen. Diese räumlich ausgedehnten Objekte können von der Erde aus nur aus einer Perspektive gesehen werden, sodass ihre genaue räumliche Struktur bislang weitgehend verborgen blieb.

Das neue Programm ermöglicht nun als wichtigen Schritt, anhand von Fotos ein physikalisch plausibles 3D-Modell solcher astronomischer Nebel zu erzeugen. Die Berechnung des interaktiven Modells benötigt nur wenige Sekunden, dann kann der Benutzer es in Echtzeit erkunden. Dabei wird angenommen, dass planetarische Nebel in erster Näherung zylindrisch-symmetrisch sind. Die Algorithmen der Forscher berücksichtigen real existierende Asymmetrien, indem sie das 3D-Modell automatisch so anpassen, dass eine ebene Projektion der ursprünglichen Vorlage möglichst ähnlich ist. Bei der Rekonstruktion werden Aufnahmen aus mehreren Wellenlängenbereichen berücksichtigt. Das entstehende 3D-Modell erlaubt Astrophysikern, eine genauere Vorstellung der räumlichen Struktur der Nebel zu gewinnen, beispielsweise was die Verteilung verschiedener chemischer Elemente betrifft.

Die realistischeren Modelle sollen aber nicht nur Wissenschaftlern vorbehalten bleiben. Die Braunschweiger planen eine Zusammenarbeit mit dem Planetarium Wolfsburg, das laut Magnor im Moment ein modernes digitales Kuppel-Projektionssystem erhält.

„Anfang dieser Woche hat die Deutsche Forschungsgesellschaft unser Forschungsvorhaben bewilligt, geeignete Darstellungsverfahren und 3D-Modelle astronomischer Objekte zu entwickeln“, freut sich der Wissenschaftler gegenüber pressetext. Das stellt nicht nur spektakuläre, sondern auch wissenschaftlich fundiertere virtuelle Weltraumspaziergänge in Aussicht.