Highlights 2018

Astrophysiker am MPA führten gemeinsam mit einem internationalen Team von Wissenschaftlern eine Messung des gesamten Lichts im Universum durch, dem sogenannten „extragalaktischen Hintergrundlicht“ (EBL). Das EBL ist quasi ein Meer aus Photonen (Lichtteilchen), die sich seit kurz nach dem Urknall allmählich angesammelt haben, seit die ersten Sterne zu leuchten begannen. Die Ergebnisse werden in der Zeitschrift Science am 30. November veröffentlicht. mehr

Der starke Gravitationslinseneffekt ist ein extrem leistungsfähiges Hilfsmittel, um die Grenzen der Auflösung aktueller Teleskope zu überwinden und das hoch-rotverschobene, d.h. entfernte Universum zu untersuchen. Wissenschaftler des MPA nutzen diesen Effekt, um eine detaillierte Studie von 17 Lyman-α-Galaxien durchzuführen. Dabei konnten sie die Größen und Sternentstehungsraten aus der rekonstruierten UV-Kontinuumsstrahlung bestimmen. mehr

Bei einigen Sternen wird eine extrem lange Rotationsperiode beobachtet, was zum "Problem der langsamen Rotation" führt. Eine am MPA entwickelte Theorie zeigt nun, wie das Magnetfeld der "Geburtswolke" eines Sterns dazu führen kann, dass einige Sterne Masse ansammeln ohne eine signifikante Rotation zu erreichen. mehr

In den Zentren von riesigen elliptischen Galaxien verstecken sich supermassereiche schwarze Löcher (SMBHs), die mehrere 10 Milliarden Sonnenmassen schwer sein können. Zugleich „fehlt“ Licht in den Kernen dieser Galaxien, denn ihre stellare Kerndichte ist viel niedriger als bei anderen Riesengalaxien. Ein Forscherteam der Universität von Helsinki und der astronomischen Max-Planck Institute in Garching haben den Ursprung des „fehlenden Lichts“ mit einer neu entwickelten Simulationsmethode und realistischen Galaxienmodellen untersucht. Wenn zwei elliptische Riesengalaxien und deren stellare Kerne incl. SMBHs miteinander verschmelzen, werden viele Sterne aus der zentralen Region herausgeschleudert. Die neuen Modelle können die gleichzeitige Bildung von diffusen Galaxienkernen und weiterer beobachteter Eigenschaften wie entkoppelter Rotation und anisotroper stellarer Geschwindigkeitsdispersionen erklären. mehr

Gravitationslinsen bieten die Möglichkeit, schwache, weit entfernte Galaxien zu untersuchen. MPA-Forscher haben nun die erste dreidimensionale Methode zur Linsenmodellierung entwickelt, die nicht nur die Rekonstruktion der Massenverteilung der Vordergrundgalaxie, sondern auch die der Kinematik der Hintergrundgalaxie ermöglicht. Somit kann der Materiegehalt nun auch in jungen Galaxien untersucht werden. mehr

Sauerstoff ist nach Wasserstoff und Helium das häufigste Element im Universum. Es ist ein grundlegendes Spurenelement, um mehr über die Entstehung einzelner Sterne und ganzer Galaxien zu erfahren. Der Ursprung der hoch angeregten Zustände von Sauerstoff im circum-galaktischen Medium (CGM) um Galaxien herum ist nur schwer zu verstehen, und bisherige theoretische Modelle konnten die Messungen aus Beobachtungsbedingungen nur schlecht wiedergeben. Mit kosmologischen Simulationen im Rahmen des IllustrisTNG-Projektes zeigen Forscher des MPA, wie das Feedback von Supernovae und supermassereichen Schwarzen Löchern den Gehalt an schweren Elementen im CGM beeinflussen und mit Daten aus dem nahen Universum in Einklang bringen kann. Dabei sagt das Modell eine deutlich höhere Menge an hochionisiertem Sauerstoff um blaue, sternbildende Galaxien vorher als um rote, eher ruhige Systeme mit exakt gleicher Masse. mehr

Quantenschwankungen im sehr frühen Universum führen zu Temperatur- und Polarisationsanisotropien im kosmischen Mikrowellenhintergrund und stellen die Keimzellen dar für die kosmischen Strukturen von heute. Außerdem entstehen durch diese Schwankungen primoridale Gravitationswellen, die Informationen über die Energieskala der Inflation beinhalten; diese Gravitationswellen weichen schwach von einer Gaußverteilung ab. Allerdings können die urzeitlichen Gravitationswellen auch von anderen Quellen erzeugt werden, so dass sich daraus zudem der Energiegehalt des frühen Universums ablesen lässt. Wissenschaftler am MPA haben kürzlich gezeigt, dass diese Gravitationswellen hochgradig nicht-gaußförmig sein können und ihre „Schiefe“ viel größer ist als die, die durch Vakuumschwankungen erzeugt wird. Die Abweichung von einer Gauß-Verteilung ist damit ein wichtiger Test für den Ursprung der primordialen Gravitationswellen. mehr

Frühere Studien mit vielen Galaxien sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Rotverschiebungen, die einen aktiven galaktischen Kern aufweisen, schienen Galaxien-Verschmelzungen als Grund für das Wachstum von Schwarzen Löchern auszuschließen. Eine am MPA entwickelte neue Methode zur Auswahl eines seltenen Typs von aktiven galaktischen Kernen zeigt nun, dass es möglich ist, eine neue Klasse von AGN zu identifizieren, in der sich mehr als 80% der Galaxien als verschmelzende oder interagierende Systeme erweisen - mit klaren Anzeichen für ein wachsendes Schwarzes Loch. Eine detaillierte statistische Analyse zeigt außerdem, dass Verschmelzungen die Bildung von Schwarzen Löchern in den massereichsten Galaxien des lokalen Universums vorantreiben. mehr

In den ersten Sekundenbruchteilen unseres Universums wurden nicht nur Elementarteilchen und Strahlung sondern auch Magnetfelder erzeugt. Ein Forscherteam unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Astrophysik hat nun für das lokale Universum berechnet, wie diese Magnetfelder heute aussehen sollten – mit hoher Detailschärfe und in 3D. Hierfür wurde zunächst die heutige Materieverteilung in die Zeit des Urknalls zurückgerechnet, mit dieser Materieverteilung dann die damalige Erzeugung des Magnetfeldes berechnet, und schließlich die resultierenden Felder wieder zurück in die Gegenwart übersetzt. Somit wurde erstmalig die Struktur und Morphologie des primordialen Magnetfeldes in unser kosmischen Nachbarschaft vorhergesagt. Dieses ist unfassbar schwach; die Vorhersage könnte allerdings helfen die Herausforderung seiner Messung zu meistern. mehr

Aufsteigende Blasen aus relativistischem Plasma in den Kernen von Galaxienhaufen spielen wohl eine Schlüsselrolle bei der Übertragung von Energie von einem supermassereichen Schwarzen Loch an das Intracluster-Medium (ICM), das dünne, heiße Gas zwischen den Galaxien in Galaxienhaufen. Während die Energiemenge, die die Blasen dem ICM zuführen durch die Energieerhaltung bestimmt ist, sind die physikalischen Mechanismen der Kopplung von den Blasen und ICM noch immer unklar. Ein Team von Forschern des Max-Planck-Instituts für Astrophysik (MPA) und der Universität Oxford argumentiert, dass „interne Wellen“ effizient darin sein könnten den Blasen Energie zu entziehen und über einen Großteil des ICM zu verteilen. mehr

Modifizierte Gravitationsmodelle enthalten oft eine Form von Abschirmung, um sie in unserer unmittelbaren kosmischen Nachbarschaft auf die allgemeine Relativitätstheorie zu reduzieren. Jüngere Studien haben behauptet, dass skalare Wellen aus astrophysikalischen oder kosmologischen Ereignissen die Abschirmung des Sonnensystems erheblich stören, und die bisher praktikablen modifizierten Gravitationsmodelle außer Kraft setzen können. MPA-Wissenschaftler zeigen nun, dass Störungen für physikalisch relevante Systeme tatsächlich vernachlässigbar sind. mehr

Neutronensterne sind die dichtesten Objekte im Universum. Ihre genauen Eigenschaften sind jedoch nicht bekannt. Auf Basis aktueller Beobachtungen und unter Nutzung von Computer-Berechnungen ist es einem internationalen Wissenschaftlerteam mit Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astrophysik (MPA) nun gelungen, die Größe dieser Sterne genauer einzugrenzen. Die Wissenschaftler konnten damit eine Reihe von theoretischen Beschreibungen für die Neutronensternmaterie ausschließen.   mehr