Forschungsmeldungen

Massenbestimmungen von Galaxienhaufen, die auf der Beobachtung des heißen Gases im Haufen basieren, vernachlässigen oft nicht-thermische Prozesse wie Turbulenz, wodurch sich ein systematischer Fehler bei der Massenabschätzung ergibt. Eine Gruppe von Wissenschaftlern am MPA hat daher ein analytisches, eindimensionales Modell für den nicht-thermischen Druck entwickelt, bei dem das Wachstum der Galaxienhaufen im kosmologischen Kontext und die Physik der Turbulenz kombiniert werden.

Analytisches Modell für die Stärke der Turbulenz in Galaxienhaufen

Massenbestimmungen von Galaxienhaufen, die auf der Beobachtung des heißen Gases im Haufen basieren, vernachlässigen oft nicht-thermische Prozesse wie Turbulenz, wodurch sich ein systematischer Fehler bei der Massenabschätzung ergibt. Eine Gruppe von Wissenschaftlern am MPA hat daher ein analytisches, eindimensionales Modell für den nicht-thermischen Druck entwickelt, bei dem das Wachstum der Galaxienhaufen im kosmologischen Kontext und die Physik der Turbulenz kombiniert werden. [mehr]
Ein Fokus der Gruppe ist die analytischer Theorie, um Vorhersagen für Daten über die großräumige Struktur zu machen.

Ein Fokus der Gruppe ist die analytischer Theorie, um Vorhersagen für Daten über die großräumige Struktur zu machen.
Simulationen des Planck-Experiments zeigen, dass sich die Strahlasymmetrie auf die Beobachtungsdaten aufprägt. Dies muss bei der Suche nach Anzeichen für eine anisotropen Inflation in Betracht gezogen werden.

Die Grenzen der anisotropen Inflation der Planck Daten

Simulationen des Planck-Experiments zeigen, dass sich die Strahlasymmetrie auf die Beobachtungsdaten aufprägt. Dies muss bei der Suche nach Anzeichen für eine anisotropen Inflation in Betracht gezogen werden. [mehr]
Seitdem Edwin Hubble 1929 entdeckte, dass sich das Universum ausdehnt, spielt die Messung kosmologischer Entfernungen eine wichtige Rolle um kosmologische Modelle überprüfen zu können. Wissenschaftler am MPA schlagen jetzt eine entscheidende Verbesserung zur Standardmaßstabmethode vor, neben den bekannten Methoden der Standardkerzen mit Objekten bekannter Leuchtstärke bzw. des Standardmaßstabs mit Objekten bekannter Größe.

Ein neuer Messstab: Abstandsmessung mit Winkeldurchmesser und Zeitverzögerung bei starken Gravitationslinsen

1. Dezember 2014

Seitdem Edwin Hubble 1929 entdeckte, dass sich das Universum ausdehnt, spielt die Messung kosmologischer Entfernungen eine wichtige Rolle um kosmologische Modelle überprüfen zu können. Wissenschaftler am MPA schlagen jetzt eine entscheidende Verbesserung zur Standardmaßstabmethode vor, neben den bekannten Methoden der Standardkerzen mit Objekten bekannter Leuchtstärke bzw. des Standardmaßstabs mit Objekten bekannter Größe. [mehr]
Eine Forschergruppe am MPA hat nun eine neue Methode entwickelt, das Signal von großhen Himmelsdurchmusterungen effizienter aus realen Beobachtungen zu extrahieren. Sie teilen eine Galaxienstudie in unterschiedliche Raumeinheiten, vermessen die Struktur sowie die Umgebung jeder Einheit, und ermitteln dann die Beziehung zwischen den beiden Messungen. So eröffnet diese Methode einen neuen Weg, physikalische Grundlagen kritisch und anhand von echten Beobachtungen zu überprüfen.

Die großräumige Struktur des Universums wird neu vermessen: die positionsabhängige Zwei-Punkt-Korrelations-Funktion

1. Juni 2015

Eine Forschergruppe am MPA hat nun eine neue Methode entwickelt, das Signal von großhen Himmelsdurchmusterungen effizienter aus realen Beobachtungen zu extrahieren. Sie teilen eine Galaxienstudie in unterschiedliche Raumeinheiten, vermessen die Struktur sowie die Umgebung jeder Einheit, und ermitteln dann die Beziehung zwischen den beiden Messungen. So eröffnet diese Methode einen neuen Weg, physikalische Grundlagen kritisch und anhand von echten Beobachtungen zu überprüfen. [mehr]

Kosmologie

Kosmologie am MPA

Die Forschung der physikalischen Kosmologie am MPA versucht die Physik zu verstehen, die für die beschleunigte Ausdehnung unseres Universums verantwortlich ist, sowohl in frühen als auch in späteren Phasen, und benutzt modernste Daten und Gesetze der Physik.


Die frühe Beschleunigung, auch kosmologische Inflation genannt, passierte als das Universum noch extrem jung und extrem energiereich war. Sie erzeugte die anfänglichen Dichteschwankungen, die letztendlich zur Herausbildung der Strukturen im Universum geführt haben: Galaxien, Sterne, Planeten - und schließlich auch uns selbst. Die spätere Beschleunigung macht sich erst seit relativ kurzer Zeit in der Geschichte unseres Universums bemerkbar und ist ein großes Rätsel, weil sie in sehr großem Umfang passierte (und auf einer sehr niedrigen Energieebene). Tatsächlich sind die Energien bei denen sich diese zwei Abschnitte ereigneten mindestens 15 Größenordnungen voneinander entfernt!

Die genauen physikalischen Mechanismen der Inflation und die spätere Beschleunigung sind noch nicht verstanden. Wir wissen aber, dass hierfür Physik jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik notwendig ist. Die Erforschung der Physik der Inflation entspricht der Erforschung der Teilchenphysik bei Energien, die weit außerhalb der Reichweite von gegenwärtigen oder auch zukünftigen Beschleunigern auf der Erde liegen. Andererseits - wenn Einsteins Relativitätstheorie korrekt ist - bedeutet die späte Beschleunigung, dass es einen weiteren, fremdartigen Bestandteil (die Dunkle Energie) in der Energiebilanz des Universums gibt. Alternativ könnte die Beschleunigung auch ein Anzeichen dafür sein, dass die Relativitätstheorie für die Beschreibung des Universums auf sehr großen Skalen nicht sehr gut geeignet ist.

Wir hoffen, Einblicke in diese schwierigen und faszinierenden Fragen  zu erhalten, mit Hilfe von Datensätzen über die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung (CMB, aus dem recht frühen Universum) und über die großräumige Verteilung von Materie, Galaxien und Gas (im späten Universum). Dafür errechnen wir präzise, theoretische Vorhersagen, um die Modelle der Inflation oder Dunkler Energie mit Beobachtungen verknüpfen, und diese Vorhersagen mit den Daten zu vergleichen.

interessiert sich für informations-theoretische Aspekte der Kosmologie, insbesondere der optimalen Informationsgewinnung aus Daten des kosmischen Mikrowellenhintergrundes und der großräumigen Strukturen. Hierfür entwickelt seine Gruppe die Informationsfeldtheorie und wendet diese auf kosmische Messungen bei allen Wellenlängen an.

Torsten Ensslin

interessiert sich für informations-theoretische Aspekte der Kosmologie, insbesondere der optimalen Informationsgewinnung aus Daten des kosmischen Mikrowellenhintergrundes und der großräumigen Strukturen. Hierfür entwickelt seine Gruppe die Informationsfeldtheorie und wendet diese auf kosmische Messungen bei allen Wellenlängen an.
erforscht die der Physik kosmischen Inflation, der dunklen Energie und der dunklen Materie mit Hilfe der physikalischen Gesetze und modernster Beobachtungsdaten der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, der großräumigen Verteilung der Materie, von Galaxien und Gas, Galaxienhaufen, Gravitationslinseneffekten, sowie dem diffusen Hintergrundlicht bei verschiedenen Wellenlängen.

Eiichiro Komatsu

erforscht die der Physik kosmischen Inflation, der dunklen Energie und der dunklen Materie mit Hilfe der physikalischen Gesetze und modernster Beobachtungsdaten der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, der großräumigen Verteilung der Materie, von Galaxien und Gas, Galaxienhaufen, Gravitationslinseneffekten, sowie dem diffusen Hintergrundlicht bei verschiedenen Wellenlängen.
interessiert sich für kosmische großräumige Strukturen und wie diese benutzt werden können, um die allgemeine Relativitätstheorie zu testen und die Eigenschaften der dunklen Materie, der dunklen Energie und der Entstehung inflationärer Strukturen zu erforschen.

Fabian Schmidt

interessiert sich für kosmische großräumige Strukturen und wie diese benutzt werden können, um die allgemeine Relativitätstheorie zu testen und die Eigenschaften der dunklen Materie, der dunklen Energie und der Entstehung inflationärer Strukturen zu erforschen. [mehr]
interessiert sich für die detaillierte Struktur der Verteilung der dunklen Materie und dafür zu verstehen, wie sich die physikalischen Prozesse, die die Galaxienentstehung bestimmen, sich in den Skalierungsverhältnissen, in der Galaxienflucht und in der Entwicklung von Galaxienpopulationen wiederspiegeln.

Simon White

interessiert sich für die detaillierte Struktur der Verteilung der dunklen Materie und dafür zu verstehen, wie sich die physikalischen Prozesse, die die Galaxienentstehung bestimmen, sich in den Skalierungsverhältnissen, in der Galaxienflucht und in der Entwicklung von Galaxienpopulationen wiederspiegeln. [mehr]

Projekte

Planck ist eine Satellitenmission der Europäischen Weltraumorganisation, um den gesamten Himmel in neun Mikrowellenfrequenzen abzubilden. Die vorrangigen Ziele der Mission sind es, eine exakte Karte der Temperatur und der Polarisation der kosmischen Hintergrundstrahlung (CMB) des gesamten Himmels zu erzeugen und hunderte von Galaxienhaufen mit Hilfe des sogenannten thermalen Sunyaev-Zel'dovich Effekts aufzuspüren. Die Planck-Mission ist inzwischen beendet und Wissenschaftler am MPA sind aktiv mit der Datenanalyse beschäftigt und damit, die Physik des frühen Universums mit Hilfe des CMB und die des späten Universums mit Hilfe von Galaxienhaufen zu erforschen. Zum Planck-Team am MPA gehören Torsten Ensslin, Rashid Sunyaev und Simon White.

EUCLID ist eine geplante Mission der Europäischen Weltraumorganisation, die es sich zum Ziel gesetzt hat, das späte Universum abzubilden und die Beschaffenheiten der dunklen Materie und der dunklen Energie zu enträtseln. Die Mission wird das Entfernungs-Rotverschiebungsverhältnis und die Entwicklung der kosmischen Strukturen erforschen, indem sie Form und Rotverschiebung von Galaxien und Galaxienhaufen, bei Rotverschiebungen von bis zu ~2 (oder bis zu einem Zeitpunkt vor 10 Milliarden Jahren) vermisst. Auf diese Weise wird Euclid die gesamte Zeitspanne abdecken, in der die dunkle Energie eine maßgebliche Rolle bei der Beschleunigung der Ausdehnung gespielt hat. Am MPA ist Fabian Schmidt Mitglied des Euclid-Konsortiums.

Der Sloan Digital Sky Survey (SDSS) hat die detailliertesten dreidimensionalen Abbildungen des Universums geliefert, die es je gab, mit tiefen, Mehrfarbenbildern von einem Drittel des Himmels, und Spektren von mehr als drei Millionen astronomischen Objekten. Derzeit umfasst die vierte Auflage der Studie den "Baryon Acoustic Oscillation Spectroscopic Survey" (BOSS), der darauf ausgerichtet ist, Messungen der Geometrie der späten Ausdehnung des Universums in bisher nicht gekannter Genauigkeit zu liefern. Das MPA ist volles, institutionelles Mitglied von SDSS.


Das Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment (HETDEX) ist die erste blinde spektroskopische Studie von Millionen von Emissionsliniengalaxien im Universum. Das HETDEX-Instrument wird "VIRUS" genannt, und besteht aus 75 "Integral Field Unit"-Spektrographen, von denen jeder 448 optische Fasern enthält (d.h. mehr als 33.000 Fasern beobachten den Himmel zu jeder Zeit). VIRUS ist im Fokus des 10-Meter Hobby-Eberly-Teleskops (HET) im McDonald-Observatorium im Westen von Texas, USA, installiert. Die spektrale Abdeckung von 350-550 nm mit einer Auflösung von R~700 ermöglicht es uns, eine Million Lyman-alpha-Galaxien (mit z=1.9-3.5) zu entdecken, und zwei Millionen [OII]-Galaxien (in z<0.48). Der voraussichtliche Start der Studie liegt bei 2016. Eiichiro Komatsu ist Mitglied der HETDEX-Kollaboration und leitet die kosmologische Interpretation der Daten für die späte kosmische Beschleunigung, Inflation und Neutrinomassen.

Der Prime Focus Spectrograph (PFS) ist ein Glasfaser-gespeister Spektrograph für massiven Multiplexbetrieb mit 2400 beweglichen optischen Fasern. Es wird im Fokus des japanischen 8-m Subaru-Teleskops auf dem Gipfel des Mauna Kea, Hawaii, USA, installiert. Das Intrument besteht aus drei Teilen: den Blau-, Rot- und Infrarot-Armen, die eine große Bandbreite an Wellenlängen von 380-1260nm mit einer Auflösung von 0.3 nm abdecken. Zu den vorrangigen wissenschaftlichen Bereichen von PFS gehören die extragalaktische Forschung, die Kosmologie, und die galaktische Archäologie. In der Kosmologie werden wir [OII]-Linien benutzen, um die dreidimensionale Verteilung von vier Millionen sternbildender Galaxien bis zu z=2.4 abzubilden, und um die späte kosmische Beschleunigung, Inflation, und Neutrinomassen zu erforschen. Der Himmelsausschnitt und der Rotverschiebungsbereich von PFS überlappen sich gut mit HETDEX. Die Studie soll vorraussichtlich 2019 starten. Zum PFS-Team am MPA gehören Torsten Ensslin, Guinevere Kauffmann, Eiichiro Komatsu, Thorsten Naab, Fabian Schmidt, und Simon White.

 
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