Highlights 2023

Bisher waren hochaufgelöste 3D-Karten der Milchstraße auf die unmittelbare Umgebung der Sonne beschränkt. Forschenden vom Max-Planck-Institut für Astrophysik ist es in Zusammenarbeit mit Kollegen aus Harvard, dem Space Telescope Science Institute und der Universität Toronto nun gelungen eine hochaufgelöste 3D-Karte der Milchstraße bis zu einer Entfernung von mehr als 4.000 Lichtjahren zu erstellen. Die neue Karte wird für eine Vielzahl von Anwendungen von der Sternentstehung bis zur kosmologischen Vordergrundkorrektur von großem Nutzen sein. mehr

Das All ist voller Gase bei unterschiedlichsten Temperaturen, und es ist wichtig zu verstehen, wie diese zusammenwirken. Eine Gruppe von Wissenschaftlern am MPA hat nun die Vermischung von Gasen mit und ohne Magnetfelder untersucht. Überraschenderweise fanden sie heraus, dass das Ergebnis davon abhängt, ob zu Beginn bereits Turbulenzen vorhanden sind. Ohne Turbulenz können Magnetfelder die Vermischung unterdrücken, indem sie die Turbulenz unterdrücken, während die Magnetfelder nur eine geringe Wirkung haben, wenn bereits Turbulenz vorhanden ist. mehr

In der ersten Milliarde an Jahren wurde das kalte, neutrale Universum heiß und ionisiert. Man nimmt an, dass diese „Epoche der Reionisation“ auf die Strahlung von Sternen in den ersten Galaxien zurückzuführen ist. Die Natur dieser Galaxien zu verstehen, die für die Reionisation verantwortlich waren, bleibt eine Schlüsselfrage. Wissenschaftler am MPA haben eine Reihe von neuen Simulationen entwickelt, um systematisch zu verstehen, wie verschiedene Modi der Energie- und Massenzufuhr durch Sterne die ersten Galaxien beeinflussen. Nach diesen neuen Modellen führen kleine Unterschiede beim stellaren Feedback zu tiefgreifenden Änderungen in der Morphologie von Galaxien und der Geschwindigkeit, mit der sie das Universum ionisieren. Die Kombination dieser Erkenntnisse mit neuesten Beobachtungen wird dazu beitragen, Feedbackmodelle für die erste Milliarde Jahre des Universums einzuschränken. mehr

In dichten stellaren Umgebungen können Sterne zusammenstoßen. Befindet sich ein massereiches Schwarzes Loch in der Nähe – wie im Zentrum von Galaxien – können diese Kollisionen so energiereich sein, dass die beiden Sterne bei der Kollision vollständig zerstört werden und nur eine expandierende Gaswolke zurückbleibt. Während die Kollision selbst mehrere Tage lang sehr hell aufleuchtet, könnte es ein noch helleres Aufleuchten über mehrere Monate hinweg geben, wenn die Gaswolke von dem nahen Schwarzen Loch eingefangen wird. Ein Forscherteam unter der Leitung des MPA hat zum ersten Mal Beobachtungsdaten für solch gewaltige Ereignisse mit den beiden hochmodernen, am MPA entwickelten Programmen AREPO und MESA vorausgesagt. mehr

Landet ein Stern in einem anderen Stern, so sind das für beide Sterne keine gute Nachricht. Unter den richtigen Bedingungen kann dies jedoch dazu führen, dass die Sterne zu einen einzigartigen Stern verschmelzen. Ist der eine Stern ein Neutronenstern (der kleine, kompakte Überrest einer Supernova-Explosion), kann die Verschmelzung dazu führen, dass der Neutronenstern im inneren des anderen Sterns sinkt und letztendlich dessen Kern ersetzt. Solche Sterne mit Neutronensternkernen werden Thorne-Żytkow-Objekte (TŻOs) genannt, nach Kip Thorne und Anne Żytkow, die ihre Existenz postuliert haben. Jetzt hat ein internationales Team von Astrophysiker*innen unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Astrophysik (MPA) neu bewertet, wie diese TŻOs aussehen und ob wir sie finden können. mehr

Neutrinos, die leichtesten Elementarteilchen, sind der treibende Faktor bei Kernkollaps-Supernovae, dem gewaltsamen Tod von massereichen Sternen. Der Neutrino-getriebene Mechanismus geht davon aus, dass sie für den Energietransfer vom heißen Proto-Neutronenstern (PNS) auf das umgebende Material verantwortlich sind. Bisher nahmen numerische Simulationen an, dass die Neutrinos während der Ausbreitung ihren Flavor behalten. Max-Planck-Forscher haben nun aber gezeigt, dass die Berücksichtigung von Umwandlungen der verschiedenen Arten der Neutrinos einen direkten Einfluss auf die Supernova-Dynamik hat. mehr

Dunkle Materie, die mehr als 80 % der Masse im Universum ausmacht, absorbiert oder emittiert kein Licht und interagiert mit Licht und normaler (baryonischer) Materie nur durch ihre Gravitation. Die Natur der dunklen Materie ist eine der wichtigsten offenen Fragen in der Astrophysik und Kosmologie. Ein theoretisches Modell für dunkle Materie, die so genannte „Fuzzy Dark Matter“ (FDM, „unscharfe“ dunkle Materie), prägt dem Licht, das um eine massereiche Galaxie gekrümmt wird (eine sogenannte Gravitationslinse), eine charakteristische Signatur auf. Durch die Analyse eines Gravitationslinsensystems, das im Radiobereich mit extrem hoher Winkelauflösung beobachtet wurde, haben wir festgestellt, wie „unscharf“ die dunkle Materie sein kann. mehr

Ein universelles Zeichen von höherer Intelligenz ist Kommunikation. Allerdings sind nicht alle Kommunikationen wohlwollend. Wie kann ein intelligentes System den Wahrheitsgehalt von Informationen erkennen und Betrugsversuche abwehren? Wie kann eine egoistische Intelligenz solch eine Abwehr unterlaufen? Welche Phänomene entstehen im Zusammenspiel von Täuschung und Abwehr? Um solche Fragen zu beantworten, haben Forscher am Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching, der Universität Sydney und dem Leibniz-Institut für Wissensmedien in Tübingen die soziale Interaktion von künstlichen Intelligenzen studiert und dabei sehr menschliches Verhalten beobachtet. mehr

Die Beobachtung eines supermassereichen Schwarzen Lochs im fernen Universum zeigt Überraschendes: Forschende am MPA entdeckten, dass es gerade dabei ist, einer benachbarten Galaxie Gas zu entreißen. Die Wirtsgalaxie des Schwarzen Lochs konvertiert das Gas sehr schnell in Sterne; gleichzeitig lässt das Gas das Schwarze Loch schnell wachsen. Dies stimmt mit theoretischen Vorhersagen überein, wonach sich massereiche Galaxien und Schwarze Löcher mit Hilfe von Verschmelzungen mit kleineren Galaxien und Ausbrüchen heftiger Sternentstehung bilden. mehr

Schwarze Löcher, die durch den Tod massereicher Sterne entstehen, gehören zu den exotischsten und energiereichsten Objekten im Universum. Da selbst Licht diesen Objekten nicht entkommen kann, analysieren Forschende stattdessen die vom in das schwarze Loch fallenden Gas abgegebenen quasiperiodischen Signale, aus denen sich zahlreiche Informationen über das Schwarze Loch und seine Umgebung ableiten lassen. Vermutlich entsteht das am häufigsten beobachtete quasi-periodische Signal, wenn heißes Gases um das Schwarze Loch eiert, ähnlich einem sich drehenden Kreisel. Ein Problem ist jedoch, dass die abgeleitete Größe dieser (isolierten) Korona nicht mit den aus anderen Beobachtungsgrößen abgeleiteten Schätzungen übereinstimmt. Mit unseren jüngsten, hochmodernen Computersimulationen, die eine realistischere Geometrie des Akkretionsflusses beinhalten, konnten wir zum ersten Mal zeigen, dass das Vorhandensein einer Scheibe um die Korona deren Präzession deutlich verlangsamt, wodurch sich die Spannungen zwischen diesem Modell und den Beobachtungen weitgehend auflösen. Diese Ergebnisse haben somit wichtige Auswirkungen auf die Studien der Eigenschaften Schwarzer Löcher sowie der Entstehung und Entwicklung von Systemen mit Schwarzen Löchern. mehr

Das Universum beherbergt heute ein riesiges Netz von Galaxien und eine noch größere Anzahl unsichtbarer Strukturen aus dunkler Materie. Doch das war nicht immer so. Als das Universum etwa 100 Millionen Jahren alt war, verdichteten sich die ersten kosmischen Strukturen aufgrund der Gravitation in einem bis dahin nahezu homogenen Universum. Diese Objekte bestanden nur aus dunkler Materie und waren möglicherweise nicht schwerer als die Erde. Die meisten dieser Objekte bleiben nicht lange bestehen: Sie wachsen schnell und schließen sich zu den viel größeren Systemen zusammen, die wir heute kennen. Trotzdem haben Wissenschaftler am MPA in hochauflösenden Simulationen entdeckt, dass einige einzigartige Merkmale der ersten Strukturen diesen Prozess überleben. Die damit verbleibenden Spuren könnten sich in astronomischen Beobachtungen manifestieren und Hinweise auf die Identität der dunklen Materie liefern. mehr

Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie sagt voraus, dass große Massenkonzentrationen – beispielsweise eine Galaxie – Lichtstrahlen ablenken, die in der Nähe vorbeiziehen. Dieses Phänomen wird Gravitationslinseneffekt genannt. Wenn sich eine weit entfernte Galaxie (die Linse) genau zwischen uns und einem noch weiter entfernten Objekt (der Quelle) befindet, wird die Quelle verzerrt und vergrößert. Dabei entstehen mehrere Bilder der Quelle um die Linsengalaxie. Eine Gruppe am MPA und anderen Instituten hat mit Hilfe der Very Long Baseline Interferometry (VLBI) im Radiobereich ein Gravitationslinsensystem in hoher Auflösung untersucht. Dies offenbart kleinste Details in den gelinsten Bildern und bietet einen neuen Einblick in die Physik der Linsengalaxien. mehr