Forschungsmeldungen

Auf dieser Seiten finden Sie eine monatlich aktualisierte Liste mit Forschungsmeldungen über die derzeitigen Forschungsthemen des MPA.

Aktuelle Forschungsmeldungen

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Am Rande von Galaxienhaufen: Zurückplatschen und Akkretionsschock

1. September 2016
Beobachtungen werden mittlerweile empfindlich genug, um die äußeren Bereiche von Galaxienhaufen untersuchen zu können, in denen die Theorie interessante Erscheinungen für die Profile von dunkler Materie und Gas vorhersagt: das so-genannte Zurückplatschen und den Akkretionsschock. Wissenschaftler am MPA verwenden ein analytisches Modell, um die Lage dieser Erscheinungen zu berechnen und ein neues Licht auf die zugrunde liegende Physik zu werfen. [mehr]
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Wärmeleitung in Galaxienhaufen

1. August 2016
Von Röntgen- und SZ-Beobachtungen kennen wir alle wichtigen Eigenschaften des heißen Gases in Galaxienhaufen (engl. ICM), das deren gesamtes Volumen ausfüllt. Allerdings sind einige wichtige Eigenschaften noch wenig bekannt, einschließlich der Wärmeleitung im ICM, die durch Elektronen vermittelt wird. Um den steilen Temperaturgradienten in Galaxienhaufen zu erklären, wird oft vorgeschlagen, dass die Wärmeleitung durch das Magnetfeld unterdrückt wird und zwar sowohl durch die Topologie der Magnetfeldlinien, die dazu führen, dass sich Elektronenbahnen verheddern, als auch durch Schwankungen der Feldstärke, die Elektronen einfangen können. Diese können insbesondere im Fall von sogenannten Spiegel-Instabilitäten von entscheidender Bedeutung sein: diese kinetische Instabilität wird durch Druck-Anisotropien in turbulentem Plasma ausgelöst. Auch wenn solche Schwankungen auf wahrlich mikroskopischen Skalen auftreten, können sie möglicherweise die Wärmeleitung vollständig zum Erliegen bringen. Wissenschaftler am MPA haben eine solche Möglichkeit untersucht, indem die Ergebnisse modernster Simulationen analysierten. Dabei stellten sie fest, dass die Unterdrückung der thermischen Leitfähigkeit in der Tat eher bescheiden ausfällt, um einen Faktor von ~5 im Vergleich zu nicht magnetisiertem Plasma. Der Effekt tritt zusätzlich zu anderen Unterdrückungsmechanismen auf und unabhängig davon; er hängt nur schwach von den makroskopischen Parametern des ICM ab. [mehr]
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Die Vorhersage des Sunyaev-Zeldovich-Signals aus kosmologischen, hydrodynamischen Simulationen

1. Juli 2016
Mit neuen, umfassenden kosmologischen Simulationen konnten Forscher am Max-Planck-Institut für Astrophysik zeigen, dass das erwartete Signal des Sunyaev-Zeldovich (SZ) Effektes von Galaxienhaufen auf den kosmischen Mikrowellenhintergrund erstaunlich gut mit Beobachtungen des Planck-Satelliten übereinstimmt. Allerdings kann nur ein kleiner Bruchteil dieses vorhergesagten Signals derzeit beobachtet werden. Die Wissenschaftler entwickelten ein einfaches analytisches Modell um die SZ-Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion zu verstehen; dies ist auch bei der Interpretation der beobachteten Verteilung der Massen von Galaxienhaufen von Nutzen. [mehr]
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Zu wenig Sternentstehung in Zwerggalaxien

1. Juni 2016
Zwerggalaxien bilden im Vergleich zu Spiralgalaxien wie unserer Milchstraße nur sehr ineffizient neue Sterne. Um den Ursprung dieses Mangels an Sternentstehung zu untersuchen, führten Wissenschaftler am MPA hochauflösende numerische Simulationen durch, um die Entwicklung des interstellaren Mediums (ISM) in Zwerggalaxien nachzuvollziehen. Ihre Ergebnisse zeigen, dass Supernova-Explosionen einen erheblichen Einfluss auf die Struktur des ISM haben und die Sternentstehungsrate der gesamten Galaxie regeln. Das Gas-Reservoir für die Entstehung neuer Sterne auf Skalen vergleichbar mit den Molekülwolken in unserer Milchstraße besteht hauptsächlich aus kaltem atomaren Wasserstoff anstelle von molekularem Wasserstoff. Diese Erkenntnisse könnten auch Licht in die Geburtsprozesse der meisten anderen Galaxien bringen. Im Rahmen des aktuellen Paradigmas der hierarchischen Strukturbildung bilden Zwerggalaxien mit geringer Masse, die chemisch noch nicht entwickelt sind, die Bausteine aller, massereicher Galaxien. [mehr]
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Lyman-Alpha-Galaxien werfen Licht auf die Geschichte der Reionisation

1. Mai 2016
In der Kosmologie ist die Erforschung der Epoche der Reionisation im frühen Universum eine der großen Herausforderungen der nächsten Jahrzehnte. Wissenschaftler am MPA, der Universität Oslo und dem INAF haben nun kosmologische, hydrodynamische Strahlungstransportsimulationen eingesetzt um besser zu verstehen, wie sich die komplexe Verteilung des neutralen Gases im intergalaktischen Medium auf entfernte Galaxien auswirkt. Aus der Kombination der Simulationen mit Beobachtungen von sogenannten „Lyman-Alpha emittierenden Galaxien“ finden sie, dass die aktuellen Messungen trotz gewisser Unsicherheiten eine späte und rapide Reionisation begünstigen. Die Studie unterstreicht zudem, dass sowohl die großräumige Verteilung der ionisierten Gasregionen als auch die der kleinräumigen Strukturen des intergalaktischen Gases rund um Galaxien besser verstanden werden müssen, um robustere Einschränkungen für die Reionisations-Epoche abzuleiten. [mehr]
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Ist Dunkle Materie die Quelle einer mysteriösen Röntgenemissionslinie?

1. April 2016
Woraus die “Dunkle Materie” besteht, ist bislang noch unbekannt. Ein potentieller Kandidat ist ein theoretisches Teilchen, das "sterile Neutrino". Zwei unabhängige Gruppen von Astronomen entdeckten 2014 eine Röntgenemissionslinie unbekannten Ursprungs bei einer Energie von 3,5 keV in den Röntgenspektren von Galaxienhaufen und im Zentrum der Andromeda-Galaxie. Die Eigenschaften dieser Emissionslinie stehen im Einklang mit vielen Vorhersagen für den Zerfall von Dunkler Materie, wenn man davon ausgeht, das Dunkle Materie aus sterilen Neutrinos besteht. Sollte diese Hypothese jedoch stimmen, müssten alle massereichen Objekte im Universum die gleiche Spektrallinie zeigen. Um diese interessante Vorhersage zu überprüfen, untersuchten Wissenschaftler am MPA und der University of Michigan Galaxien aus zwei Beobachtungskampagnen, fanden dabei aber keine Beweise für eine derartige Linie in den Spektren von Galaxien. Dies legt nahe, dass die mysteriöse 3,5 keV-Emissionslinie wohl nicht von zerfallenden sterilen Neutrinos stammt. Sowohl die Natur der Dunklen Materie als auch der Ursprung dieser Emissionslinie bleiben somit weiterhin rätselhaft. [mehr]
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Die Kugelsternhaufen-Simulation DRAGON: eine Million Sterne, Schwarze Löcher und Gravitationswellen

1. März 2016
Ein internationales Team von Experten aus Europa und China hat die ersten Kugelsternhaufen-Simulationen mit einer Million Sternen auf dem High-Performance Rechen-Cluster der Max Planck Computing and Data Facility durchgeführt. Diese - bis jetzt - größten und realistischsten Simulationen können nicht nur die beobachteten Eigenschaften von Sternen in Kugelsternhaufen in bisher unerreichter Genauigkeit reproduzieren, sie erlauben auch einen Blick in die dunkle Welt der Schwarzen Löcher. Die Computermodelle liefern hochwertige synthetische Daten, deren Qualität vergleichbar zu den Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop Hubble ist. Eine weitere Vorhersage ist die Ansammlung von einzelnen und binären schwarzen Löchern im Zentrum des Haufens. Das vor kurzem entdeckte Gravitationswellensignal könnte aus der Mitte eines Kugelsternhaufens stammen, in dem zwei binäre schwarze Löcher miteinander verschmolzen sind. [mehr]
 
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