Aktuelle Forschung im Bereich Kosmologie

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

Eiichiro Komatsu erhält Inoue-Preis für Wissenschaft

Der Direktor des Max-Planck-Instituts für Astrophysik, Eiichiro Komatsu, wurde als einer der Preisträger des diesjährigen Inoue-Preises für Wissenschaft ausgewählt. Er wird für seine Studien zur Erforschung der Physik des frühen Universums als ein Gelehrter mit bemerkenswerten Leistungen in den Natur- und Grundlagenwissenschaften ausgezeichnet. mehr

Galaxienentstehung und Reionisation in den THESAN-Simulationen

Vor etwa 13 Milliarden Jahren führte die von den ersten Galaxien ausgesandte Strahlung zu einer grundlegenden Veränderung des Universums. Die enormen Mengen an Wasserstoff, die den Raum zwischen den Galaxien füllten, wurden ionisiert; ein Prozess, der kosmische Reionisation genannt wird. Obwohl eng miteinander verknüpft, werden die Entstehung der ersten Galaxien und der Reionisationsprozess normalerweise getrennt voneinander untersucht. Ein internationales Team unter der Leitung von und mit MPA-Forschern hat nun eine Reihe von Simulationen erstellt, die zum ersten Mal diese beiden Aspekte am Anfang des Universums gleichzeitig untersuchen und dabei Besonderheiten ihres Zusammenspiels aufzeigen. Diese neuen numerischen Arbeiten, die in Kürze öffentlich gemacht werden, bieten eine einzigartige Plattform, um das junge Universum zu untersuchen und die Daten des bald verfügbaren James-Webb-Weltraumteleskops bestmöglich zu nutzen. Erste Ergebnisse von THESAN haben bereits gezeigt, dass die einzigartige Kombination von physikalischer Genauigkeit und den simulierten Skalen einen Großteil der verfügbaren Daten reproduzieren können, darunter auch einige die früheren numerischen Berechnungen entgangen sind. mehr

<p>'Deep Learning' liefert Einblicke in die kosmische Strukturbildung</p>

Wie kann uns maschinelles Lernen helfen, das komplexe kosmische Netz zu verstehen? Astrophysiker präsentieren in einer neuen Studie nun ein 'Deep Learning'-Modell, um Licht in die Physik der Entstehung von Halos aus dunkler Materie zu bringen. Die Ergebnisse zeigen, dass sphärisch gemittelte Anfangsbedingungen des Universums die wichtigsten Informationen über die endgültige Masse der Halos bereits enthalten. mehr

<p>HETDEX-Projekt auf bestem Weg zur Erforschung der dunklen Energie</p>

Drei Jahre nach Beginn seiner Erforschung der dunklen Energie ist das HETDEX-Experiment auf dem besten Weg, die größte Karte des Kosmos aller Zeiten zu erstellen. Die dreidimensionale Karte von 2,5 Millionen Galaxien wird den Astronomen helfen zu verstehen, wie und warum die Expansion des Universums mit der Zeit immer schneller voranschreitet. Wissenschaftler in München und Garching haben die Strategie, Planung und Durchführung der Durchmusterung mit konzipiert und wichtige Software- und Datenmanagement-Tools für die kosmologische Datenanalyse entwickelt. mehr

<p>Dunkle Materie, leicht unscharf: Fuzzy Dark Matter</p>

Dunkle Materie ist die häufigste im Universum vorkommende Art von Materie. Doch obwohl sie alle Strukturen im Universum beeinflusst, ist ihre Natur immer noch unbekannt. Einer der vielen Kandidaten für Dunkle Materie ist vor Kurzem wieder stärker in den Fokus der Wissenschaft gelangt, da sie von aktuellen und zukünftigen Experimenten entdeckt werden könnte: die so genannte ultra-leichte Dunkle Materie. Wissenschaftler am MPA haben nun in einem Überblick den aktuellen Status dieser Modelle und die Suche nach beobachtbaren Merkmalen vorgestellt, sowie eine neue Einteilung von ultra-leichter Dunkler Materie in drei verschiedene Klassen eingeführt. Diese verdeutlicht, wie die reiche Phänomenologie des führenden Dunkle-Materie-Kandidaten bei der Beantwortung der großen Frage helfen könnte: Was ist Dunkle Materie wirklich? mehr

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