Herr Professor Yoshida, Sie erforschen die Frühgeschichte des Universums mit den Methoden der statistischen Astrophysik. Was bedeutet das?
Naoki Yoshida: Die Kosmologie ist seit ihren ersten Anfängen eine Pionierleistung der Datenwissenschaft: Sie entstand aus Entdeckungen von Menschen, die in den Weltraum blickten und alle Informationen aufnahmen, die sie sehen konnten. Heute werden mit modernen Teleskopen buchstäblich astronomische Mengen hochkomplexer Beobachtungsdaten gewonnen. Sie machen es möglich, in die Frühgeschichte des Universums zurückzublicken: Was geschah in den Hunderten Millionen Jahren nach dem Urknall, in denen das Universum durch Ausbreitung allmählich abkühlte und erst Atome, dann Sterne, Galaxien und Schwarze Löcher entstanden? Am Kavli-Institut für Physik und Mathematik des Universums der Universität Tokyo (Kavli IPMU) erstellen wir mathematische Simulationen, mit denen wir die riesigen, ungeordneten Datensätze von Teleskopen auf Supercomputern analysieren. Aus dem Vergleich der Ergebnisse mit theoretischen astrophysikalischen Modellen lassen sich wichtige Erkenntnisse über die Entstehung und Entwicklung unseres Universums gewinnen.
Könnten Sie dafür ein Beispiel geben?
Yoshida: Wir haben unter anderem mit sehr umfangreichen Computersimulationen die Frage untersucht, wo sich der größte Teil der Dunklen Materie befindet. Das ist der unsichtbare Stoff, aus dem das Universum überwiegend besteht, dessen Natur wir aber nicht kennen. Wir konnten zeigen, dass Dunkle Materie klumpig, aber geordnet verteilt ist: Galaxien haben ausgedehnte Randbereiche aus Dunkler Materie, die weit über den Bereich hinausreichen, in dem Sterne existieren. Dieses Ergebnis ist auch deshalb interessant, weil es erklärt, warum die globale kosmische Massendichte größer ist als diejenige, die sich aus der Zählung der Galaxien, gewichtet nach ihrer Masse, ergibt. Einen leeren Raum im Universum gibt es nicht, der intergalaktische Raum ist mit Dunkler Materie gefüllt.
Aktuell laufen groß angelegte Raumfahrmissionen auf der Suche nach weiteren Erkenntnissen über die Beschaffenheit des Weltraums. Inwiefern ist die Raumfahrt relevant für Ihre Forschung?
Yoshida: Sie ist indirekt dafür relevant, deshalb habe ich die erfolgreiche Mondmission Artemis 2 auch mit großem Interesse verfolgt. Wenn das Ziel des Artemis-Programms erreicht wird, mittelfristig eine Station auf dem Mond zu errichten, werden noch viel genauere Himmelsbeobachtungen möglich sein, denn der Mond hat ja keine Atmosphäre. Für das nächste Jahrzehnt ist eine Reihe groß angelegter Beobachtungsprogramme unter Einsatz boden- und weltraumgestützter Teleskope geplant. Diese ungeheuren Mengen vielschichtiger Daten zu verarbeiten, wird nur mit vollautomatischen Technologien auf Grundlage von maschinellem Lernen und Künstlicher Intelligenz möglich sein. Das ist eine große technische Herausforderung.
Wann haben Sie Ihr Interesse für Astrophysik entdeckt?
Yoshida: Als Neunjähriger bekam ich ein Teleskop geschenkt und habe mit viel Begeisterung auf unserem Balkon in einem Vorort von Kobe die Sterne beobachtet. Aber das heißt nicht, dass mein Weg damals schon klar gewesen wäre: Meine Lieblingsfächer waren nicht Mathematik und Physik, sondern Literatur und Geschichte. Nach einigem Schwanken habe ich mich entschieden, Luft- und Raumfahrttechnik an der Universität Tokyo zu studieren. Während meines Masterstudiums verbrachte ich ein Jahr als Austauschstudent am Royal Institute of Technology in Stockholm. Diese wunderbare Zeit habe ich genutzt, um möglichst viel von Europa zu sehen. München hat mir besonders gut gefallen. So kam es, dass ich für meine Doktorarbeit ans Max-Planck-Institut (MPI) für Astrophysik in Garching ging. Ein weiterer Pluspunkt für das MPI in München war neben exzellenten Forschungsbedingungen das gute bayerische Essen, Riesling und natürlich Bier! Diese Jahre zwischen 1998 und 2001 waren der Beginn meiner wissenschaftlichen Laufbahn und ich bin sehr dankbar für das DAAD-Stipendium, das mir das ermöglicht hat. Danach wurde ich Postdoc am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in den USA und kehrte dann 2003 nach Japan zurück.
Der Philipp Franz von Siebold-Preis der Alexander von Humboldt-Stiftung, mit dem Sie 2024 ausgezeichnet wurden, würdigt nicht nur Ihre bahnbrechenden wissenschaftlichen Leistungen, sondern auch Ihre Verdienste um das gegenseitige Verständnis von Kultur und Gesellschaft in Deutschland und Japan.
Yoshida: Der Preis bedeutet mir viel, denn ich fühle mich Deutschland sehr verbunden. Ich arbeite weiterhin mit dem MPI für Astrophysik und der Ludwig-Maximilians-Universität München zusammen und reise mehrmals pro Jahr nach Deutschland. An der Universität Tokyo organisiere ich halbjährliche Workshops mit europäischen und vor allem deutschen Forschenden, und auch mit der DAAD-Außenstelle in Tokyo bin ich regelmäßig in Kontakt. Ich verstehe mich als akademischer Brückenbauer zwischen Japan und Deutschland. —