Forschungsmeldungen aus der Physikalischen Kosmologie am MPA

Galaxien beleuchten benachbarte Wasserstoff-Halos

Galaxien sind von großen Gasreservoirs umgeben - hauptsächlich Wasserstoff und Helium. Das Wasserstoffgas leuchtet schwach in einer bestimmten ultravioletten Wellenlänge - oder Farbe - namens Lyman-alpha. Wissenschaftler am MPA haben entdeckt, dass diese Lyman-alpha Halos größer sind als bisher angenommen und mehrere 100.000 Lichtjahre umfassen. Die ermittelte Größe und Form der Halos weist darauf hin, dass das Licht im äußeren Bereich der Halos eher von anderen umgebenden Galaxien oder dem umgebenden Gas stammt als von der zentralen Galaxie selbst.
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Wie frühe dunkle Energie die Spannung um die Hubble-Konstante mildern könnte

Verschiedene Messungen der Hubble-Konstante, einem Maß für die Ausdehnungsgeschwindigkeit des Universums, ergeben abweichende Werte. Diese Differenz, auch bekannt als „Hubble Tension“, könnte ein Hinweis auf physikalische Effekte sein, die über das Standardmodell der Kosmologie hinausgehen. Mithilfe einer komplementären Methode aus der Statistik haben Wissenschaftler am MPA mögliche neue Physik in Form eines neuen Bestandteils im frühen Universum eingegrenzt: sogenannte frühe dunkle Energie. mehr

Neue Analyse verstärkt Hinweis auf neue Physik in polarisierter Strahlung aus dem frühen Universum

Im Jahr 2020 fanden Wissenschaftler in Polarisationsdaten des kosmischen Mikrowellenhintergrunds, die der Planck-Satellit bei hohen Frequenzen gesammelt hatte, einen verlockenden Hinweis auf eine neue Physik, die die „Paritätssymmetrie“ verletzt. Auf der Grundlage der Planck-Daten und einer vereinfachten Annahme, wie sich die polarisierte Staubemission in der Milchstraße auswirkt, betrug das Konfidenzniveau 99,2 % dafür, dass eine Verletzung der Symmetrie physikalischer Gesetze bei einer Umkehrung der Raumkoordinaten vorlag. Ein internationales Team unter der Leitung von MPA-Direktor Eiichiro Komatsu hat nun die Analysemethode verbessert. Durch die explizite Berücksichtigung der Staubemission und die Verwendung weiterer Daten nicht nur von Planck, sondern auch von WMAP haben die Astrophysiker das paritätsverletzende Signal mit 99,987%iger Sicherheit gemessen. Sollte sich dies in Zukunft als echtes kosmologisches Signal bestätigen, hätte dies tiefgreifende Auswirkungen auf die fundamentale Physik hinter dunkler Materie, dunkler Energie und Quantengravitation. mehr

Reflektiertes Quasarlicht lässt riesige, kühle Gasnebel aufleuchten

Bereits in der Frühzeit des Universums scheinen supermassereiche schwarze Löcher mit Milliarden der Masse unserer Sonne in den Zentren massereicher Galaxien zu residieren. Wenn interstellares Gas in ihrem mächtigen Gravitationsfeld beschleunigt wird, sendet es große Mengen an Strahlung aus; „Quasare“ überstrahlen die gesamte Galaxie. Jüngste Beobachtungen haben gezeigt, dass die ersten Quasare oft von hellen, riesigen Nebeln umgeben sind. Diese können sich über mehrere 100.000 Lichtjahre erstrecken und sind damit etwa zehnmal so groß wie ihre Wirtsgalaxie. Neue detaillierte Computersimulationen zur Entwicklung von Galaxien, die am MPA durchgeführt wurden, werfen ein neues Licht auf diese rätselhaften Beobachtungen und können sie in verblüffender Detailtreue reproduzieren. Nach diesen neuen theoretischen Modellen lassen sich die beobachteten ausgedehnten Nebel durch Quasarlicht erklären, das von kühlen neutralen Wasserstoffwolken reflektiert wird, die die Wirtsgalaxie des Quasars umgeben. Dieser Mechanismus funktioniert aber nur dann, wenn die vom Quasar gelieferte Energie gigantische galaktische Winde erzeugt, die große Gasmassen aus ihrer unmittelbaren Umgebung herausblasen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Quasare die Galaxienentwicklung seit den frühesten Stadien der Galaxienbildung beeinflussen. mehr

Die Ausrichtung von massereichen roten elliptischen Galaxien

Sind die Ausrichtungen der Galaxien zufällig im Kosmos verteilt? Diese scheinbar einfache Frage könnte nicht nur unser Verständnis der Entstehung von Galaxien und Galaxienhaufen voranbringen, sondern auch unser Wissen über kosmologische Modelle erweitern. MPA-Wissenschaftler versuchen mit internationalen Kollegen durch die erste direkte, feldbasierte Messung zu klären, ob und wie sich massereiche rote elliptische Galaxien an dem Gezeitenfeld der großräumigen Strukturen ausrichten. Ihr Ergebnis bestätigt die Vorhersagen des (linearen) Ausrichtungsmodells der intrinsischen Ausrichtung von Galaxien. Die von ihnen vorgestellte neue Methode eröffnet auch neue Wege für die Kosmologie und Astrophysik. mehr

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