Einstein-Teleskop: Wie KI aus Aachen die leisesten Signale des Universums hörbar macht

Wenn die Erde zu laut fürs Universum ist: Aachener KI soll Gravitationswellen herausfiltern Tief unter der Erde soll eines der empfindlichsten Messinstrumente entstehen, die je gebaut wurden. Forschende der FH Aachen entwickeln dafür eine KI, die winzige kosmische Signale vom störenden Rauschen unserer Erde unterscheiden soll – und zwar in Echtzeit.

Manchmal liegt das größte Problem beim Blick ins Universum erstaunlich nah: direkt unter unseren Füßen.

Lastwagen rollen über Straßen, Windräder drehen sich, der Boden bewegt sich durch natürliche seismische Aktivität. Für Menschen ist davon meist wenig zu merken. Für einen Gravitationswellendetektor, der winzigste Veränderungen der Raumzeit messen soll, kann dieses Hintergrundrauschen jedoch entscheidend sein.

Genau hier setzt ein neues Forschungsprojekt der FH Aachen an. Ein Team um Prof. Dr.-Ing. Ingo Elsen vom Big Data Lab arbeitet an einer Kombination aus künstlicher Intelligenz und besonders schneller Spezialhardware. Ziel ist es, störende Signale möglichst schon während der Messung zu erkennen und zu kompensieren.

Ein Teleskop, das gar nicht in den Himmel schaut Der Name führt ein wenig in die Irre. Das Einstein-Teleskop wird kein Fernrohr sein, durch das Forschende Sterne betrachten. Es soll vielmehr Gravitationswellen messen – extrem kleine Verzerrungen der Raumzeit.

Solche Wellen entstehen unter anderem, wenn Schwarze Löcher oder Neutronensterne miteinander verschmelzen. Albert Einstein hatte sie bereits 1916 im Rahmen seiner Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt. Heute ermöglichen Gravitationswellendetektoren eine völlig neue Form der Astronomie: Statt nur Licht, Radiowellen oder Röntgenstrahlung zu beobachten, können Forschende gewissermaßen die Bewegung der Raumzeit selbst messen.

Das geplante Einstein-Teleskop soll dabei deutlich empfindlicher werden als heutige Anlagen wie LIGO und Virgo. Gerade niedrigere Frequenzen könnten neue Einblicke in Schwarze Löcher, Neutronensterne und die Entwicklung des frühen Universums liefern.

Das Problem: Auch unter der Erde herrscht keine völlige Ruhe Um störende Einflüsse zu reduzieren, soll das Observatorium tief unter der Erdoberfläche liegen. Für die Bewerbung der Euregio Maas-Rhein wird derzeit mit einem dreieckigen Tunnelsystem mit drei jeweils rund zehn Kilometer langen Armen in etwa 250 bis 300 Metern Tiefe geplant.

Das endgültige europäische Design ist allerdings noch nicht beschlossen. Auch andere Konfigurationen werden untersucht. Ebenso steht der Standort noch nicht fest. Neben der Euregio Maas-Rhein sind Sardinien und Sachsen im Rennen; nach aktueller Planung soll die europäische Standortentscheidung 2027 fallen.

Doch selbst mehrere hundert Meter unter der Erde wird es für ein Instrument dieser Empfindlichkeit nicht vollkommen still.

Besonders anspruchsvoll ist das sogenannte Newtonsche Rauschen , auch Gravity-Gradient-Noise genannt. Bewegungen des Bodens oder Veränderungen von Massen in der Umgebung können das lokale Gravitationsfeld minimal verändern. Diese Effekte wirken direkt auf die Spiegel eines Gravitationswellendetektors und lassen sich deshalb nicht einfach durch eine bessere mechanische Aufhängung beseitigen.

Eine Art Noise Cancelling für die Raumzeit Die Idee der Aachener Forschenden erinnert auf den ersten Blick an Noise-Cancelling-Kopfhörer: Sensoren erfassen störende Umwelteinflüsse, ein System analysiert sie und versucht, deren Einfluss auf die eigentliche Messung herauszurechnen.

Nur ist die Aufgabe erheblich komplizierter als im ICE neben einem telefonierenden Mitreisenden.

Das KI-System muss komplexe Muster aus Sensordaten erkennen und extrem schnell reagieren. Dafür setzt das Team nicht auf gewöhnliche Rechenzentren für große Sprachmodelle, sondern auf sogenannte Field Programmable Gate Arrays , kurz FPGA.

Diese programmierbaren Chips können für bestimmte Rechenaufgaben optimiert werden und Daten mit sehr geringer Verzögerung verarbeiten. Das Ziel: möglichst kompakte KI-Modelle, die das Rauschsignal laufend rekonstruieren und eine Kompensation in Echtzeit ermöglichen.

Das ist keine rein theoretische Idee. Forschende des Forschungszentrums Jülich präsentierten 2026 bereits einen FPGA-Prototyp, bei dem ein neuronales Netz seismische Signale aus einem Sensornetz vorhersagt. Auch wissenschaftliche Arbeiten der RWTH Aachen untersuchen Deep-Learning-Verfahren zur Verringerung des sogenannten Gravity-Gradient-Noise für das Einstein-Teleskop.

Forschung beginnt längst vor dem ersten Tunnel Während am digitalen Noise Cancelling gearbeitet wird, wird zugleich der mögliche Untergrund vermessen.

Seit dem 7. September 2026 laufen in der Euregio Maas-Rhein weitere seismische Untersuchungen. In rund 30 Gemeinden sollen etwa 550 Geophone Erschütterungen und Hintergrundgeräusche erfassen. Die Messungen helfen dabei zu verstehen, welche Regionen für ein extrem empfindliches Observatorium überhaupt ruhig genug sind.

So entsteht das Einstein-Teleskop gewissermaßen schon lange vor dem möglichen ersten Spatenstich: in Computermodellen, Testlaboren, Sensornetzen und Forschungsprojekten quer durch Europa.

Rund 347.000 Euro für den Aachener Baustein Das Forschungsprojekt der FH Aachen gehört zum Verbund ET-DET – Detektorentwicklungen für das Einstein-Teleskop . Für den Aachener Projektteil nennt die Hochschule ein Volumen von 347.155 Euro . Gefördert wird er über das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt.

Beteiligt sind neben der FH Aachen unter anderem die RWTH Aachen, das Forschungszentrum Jülich, die Universität Siegen, die TU Dortmund und die Ruhr-Universität Bochum.

Das Aachener Vorhaben ist auf drei Jahre angelegt und soll im Herbst 2026 starten.

Und vielleicht bleibt die Technik nicht im Untergrund Interessant ist die Forschung auch deshalb, weil schnelle KI-basierte Rausch- und Vibrationskompensation nicht ausschließlich für die Astronomie relevant sein könnte.

Denkbar wären Anwendungen bei hochpräzisen industriellen Messungen, Maschinen oder aktiven Fahrwerken. Auch für Medizintechnik werden mögliche Anwendungen diskutiert, etwa dort, wo störende Vibrationen bei sehr präzisen Eingriffen reduziert werden sollen.

Noch handelt es sich dabei um mögliche Technologietransfers – nicht um bereits fertige Produkte. Doch genau darin liegt häufig ein Nebeneffekt großer Forschungsprojekte: Technologien, die für extreme wissenschaftliche Anforderungen entwickelt werden, finden später Anwendungen an ganz anderen Orten.

Beim Einstein-Teleskop könnte also ausgerechnet der Versuch, das leiseste Flüstern des Universums zu erkennen, einmal dazu führen, dass auch Maschinen auf der Erde etwas ruhiger und präziser werden.