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Wissenschaftler entwickeln das bisher größte und detaillierteste Modell des frühen Universums

Thesan-Simulationen helfen zu erklären, wie das Licht der ersten Galaxien das Universum veränderte. 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

Die Schnittstelle zwischen Gaseinfall und -ausstoß in einem hoch-rotverschobenen massereichen Halo

Kosmologische Simulationen zeigen, dass das Wachstum von Galaxien im frühen Universum durch das Zusammenspiel von Gasakkretion auf Halos aus dunkler Materie und Materieausstoß durch Sterne und aktive galaktische Kerne (AGN) gesteuert wird. Während diese Prozesse in theoretischen Arbeiten routinemäßig behandelt werden, ist aus Beobachtungen noch wenig über den komplexen Austausch von Masse und Energie innerhalb der Halos von Galaxien bekannt, wo großräumiger Einfall (d.h. Akkretion) auf Ausfluss (d.h. Ausstoß) trifft. Vor kurzem konnte ein internationales Team von Astronomen das Halo-Gas eines massereichen Galaxiensystems, SMM J02399-0136, mit einem neuartigen Ansatz untersuchen. Diese Beobachtungen enthüllten – zum ersten Mal – den Einfall einer großen Masse von diffusem, hoch turbulentem, mehr-phasigem Gas in Richtung der Galaxien, das von starken Ausströmungen durchdrungen ist und sich mehr als zehnmal weiter ausdehnt als die Sternentstehungsgebiete der Galaxie. mehr

<p>Die Entstehung von Magnetfeldern um frühe Galaxien und ihr Einfluss auf die Galaxienentstehung</p>

Magnetfelder sind heute im Universum allgegenwärtig, von Sternen bis hin zu Galaxienhaufen. Ihr Ursprung bleibt jedoch ein Rätsel. MPA-Forscher haben nun verschiedene Mechanismen, die für die Magnetogenese - also wie Magnetfelder entstehen könnten – vorgeschlagen wurden, in Galaxien mit hoher Rotverschiebung sehr detailliert simuliert. Sie verfolgten auch den Einfluss dieser Magnetfelder auf die Entstehung und Entwicklung von Galaxien und liefern so eine wichtige Orientierung für zukünftige Beobachtungen sowie weitere Simulationen. Diese Studie zeigt, dass frühe Galaxien der Schlüssel zum Verständnis des Ursprungs kosmischer Magnetfelder sein könnten. Sie liefert auch die erste Untersuchung eines neuartigen Mechanismus für die Magnetogenese auf galaktischen Skalen. mehr

<p>Die Entstehung Schwarzer Löcher mittlerer Masse in jungen massereichen Sternhaufen</p>

Schwarze Löcher mittlerer Masse (intermediate mass black holes, IMBH) sollten den Übergang von beobachteten stellaren Schwarze Löcher zu supermassiven Schwarzen Löchern bilden. Ihre Entstehungsprozesse werden jedoch immer noch diskutiert. In jungen  massereichen Sternhaufen kann es viele stellar Kollisionen geben, bei denen sich IMBHs bilden können. Unter der Leitung von Forschenden am MPA hat ein internationales Team jetzt realistische Simulation von Sternhaufen präsentiert, in denen sich IMBHs durch schnelle Kollisionen von Sternen und leichteren Schwarzen Löchern gebildet haben. Die Studie sagt auch einen Entstehungsmechanismus in einem Massenbereich voraus, der in Sternentstehungsmodellen nicht vorgesehen ist. Gerade in dieser Massenlücke wurde von der LIGO/Virgo Gravitationswellenkollaboration eine Verschmelzung von Schwarzen Löchern nachgewiesen.  mehr

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