Aktuelle Forschung im Bereich Kosmologie

Während sie sich in ihrer Arbeit mit massereichen Objekten wie Neutronensternen und Schwarzen Löchern beschäftigt, liebt Martyna Chruslinska in ihrer Freizeit das schwerelose Gleiten auf Inlinern oder beim Eiskunstlaufen. 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

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

Die Nishina Memorial Foundation gab diese Woche bekannt, dass Professor Eiichiro Komatsu, Direktor am Max-Planck-Institut für Astrophysik, den renommiertesten japanischen Physikpreis erhält. Der Nishina Memorial Prize wird jährlich verliehen und ehrt herausragende japanische Wissenschaftler, die wesentliche Beiträge zur physikalischen Forschung geleistet haben. Komatsu erhält die prestigeträchtige Auszeichnung für seine „Beiträge zur Standardkosmologie basierend auf dem kosmischen Mikrowellenhintergrund“. Der Preis wird am 6. Dezember 2022 im Rahmen einer Zeremonie in Tokio verliehen. mehr

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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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

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