Highlights 2015

Wissenschaftler am MPA haben mit komplexen Computersimulationen den Einfluss von Supernova-Explosionen auf die chemischen und thermodynamischen Eigenschaften des interstellaren Mediums und galaktische Ausflüsse untersucht.  mehr

Bei simulierten Galaxien in der kosmologisch-hydrodynamischen “EAGLE” Computersimulation stimmt die Verteilung des atomaren Wasserstoffs in bisher unerreichter Genauigkeit mit Beobachtungen überein. Durch diesen Erfolg kann EAGLE den Astrophysikern als wichtiges Hilfsmittel dienen, um zum Beispiel die Herkunft des atomaren Wasserstoffes in beobachteten Galaxien besser zu verstehen. Eine Unstimmigkeit in EAGLE ist allerdings, dass einige simulierte Galaxien zu große Löcher in ihren Wasserstoffscheiben aufweisen – in zukünftigen Simulationen müssen die Modelle für Supernovaexplosionen und die interstellare Materie daher noch weiter verbessert werden. mehr

Immer neue Beobachtungen von Galaxienhaufen bieten großartige Möglichkeiten die Natur der Dunklen Energie zu erforschen. Gleichzeitig stellen sie aber auch große Herausforderungen an die Wissenschaftler. Das "hydrostatic mass bias"-Problem, das zu einem systematischen Fehler bei der Abschätzung der Masse von Galaxienhaufen führt, ist dabei eine der größten Einschränkungen für präzise Kosmologie mit Galaxienhaufen. Jetzt haben Forscher am MPA eine Methode entwickelt, um diesen Fehler zu korrigieren. mehr

Neue Daten des Planck-Satelliten und des South-Pole-Telescopes für den kosmischen Mikrowellenhintergrund (CMB) ergeben, zusammen mit einem neuen, am MPA entwickelten Algorithmus zur Komponentenseparation, sehr viel genauere Grenzen für zwei Parameter, die die Abweichung des CMB von einer Schwarzkörperstrahlung messen. Diese Ergebnisse können genutzt werden um neue Physik im frühen Universum einzuschränken und die Korrelationen zwischen den primordialen Fluktuationen auf sehr kleinen mit denen auf sehr großen Skalen zu untersuchen. mehr

Neueste Computersimulationen in drei Dimensionen nähern sich einer Antwort auf die jahrzehntealte Frage wie massereiche Sterne als Supernovae explodieren. Bereits Mitte der 1960er Jahre wurde vorgeschlagen, dass Neutrinos dabei eine zentrale Rolle spielen, weil der neu entstehende Neutronenstern im Zentrum eines sterbenden Sterns diese in riesiger Zahl abstrahlt. Doch erst jetzt, mit den stärksten verfügbaren Supercomputern, konnten die Wissenschaftler zeigen, dass dieser neutrinogetriebene Explosionsmechanismus tatsächlich funktioniert. mehr

Die Sternentstehungsrate in Galaxien ändert sich erheblich, sowohl bei verschiedenen Galaxientypen als auch über galaktische Zeitskalen hinweg. MPA-Astronomen haben nun versucht, genauere Einblicke zu erhalten, wie sich das interstellare Medium in unterschiedlichen Galaxien verändert, indem sie das molekulare Gas in einer Vielzahl von Galaxien untersuchten: von Gas-armen, massereichen elliptischen Galaxien bis hin zu irregulären, in denen viele neue Sterne entstehen. Außerdem untersuchten sie auch unterschiedliche Regionen innerhalb der Galaxien, von den Zentren bis hin zu den äußeren Scheiben. Dabei fanden sie heraus, dass die charakteristische Zeit für den Verbrauch des Gases sowohl von der Stärke der lokalen Gravitationskräfte als auch von der Sternentstehungsaktivität in der Galaxie abhängt. mehr

Beobachtungen der großräumigen Struktur, wie die Himmelsdurchmusterungen von Galaxien, sind eines der wichtigsten Werkzeuge, um unser Universum zu verstehen. Besonders die Untersuchung davon, wie sich die großräumige Struktur auf die Entwicklung von Strukturen auswirkt, kann unser Verständnis der Gravitation und der Physik der Inflation vertiefen. Eine Forschergruppe am MPA hat nun eine neue Methode entwickelt, dieses Signal effizienter aus realen Beobachtungen zu extrahieren. Sie teilen eine Galaxienstudie in unterschiedliche Raumeinheiten, vermessen die Struktur sowie die Umgebung jeder Einheit, und ermitteln dann die Beziehung zwischen den beiden Messungen. So eröffnet diese Methode einen neuen Weg, physikalische Grundlagen kritisch und anhand von echten Beobachtungen zu überprüfen. mehr

Durch die Kombination der Daten von 250.000 einzelnen Objekten ist es einem vom MPA geleiteten Wissenschaftlerteam zum ersten Mal gelungen, die Röntgenemission einheitlich für Objekte zu messen, deren Massen von Milchstraßen-ähnlichen Objekten bis hin zu mächtigen Galaxienhaufen reichen. Die Ergebnissen sind überraschen einfach und geben neue Einsichten, wie die gewöhnliche Materie heute im Universum verteilt ist – und wie diese Verteilung durch den Energieeintrag von galaktischen Kernen beeinflusst wird. mehr

Massereiche Sterne explodieren am Ende ihres Lebens als Supernova, doch wie genau verläuft die Explosion und welche Rolle spielen ganz unterschiedliche physikalische Prozesse? Zum ersten Mal konnten Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Astrophysik nun eine Sternexplosion vollständig in allen drei Dimensionen mit detaillierter Physik simulieren. Dabei zeigt sich, dass die energiereichen, vom Neutronenstern abgestrahlten Neutrinos wie erwartet die Explosion auslösen, indem sie die Sternmaterie heizen. Turbulente Strömungen unterstützen diesen Prozess und führen zu einer energiereicheren Explosion. mehr

Röntgenbeobachtungen liefern detaillierte Informationen über die Dichte und Temperatur des heißen Gases in Galaxienhaufen. Eine weitere wichtige Größe, die auch gemessen werden muss, ist die Gasgeschwindigkeit. Während die derzeitigen Röntgen-Observatorien nicht über die erforderliche Energieauflösung verfügen, um die Geschwindigkeiten direkt zu messen, werden zukünftige Observatorien wie ASTRO-H und ATHENA genau dieses Problem lösen. MPA-Wissenschaftler haben nun in einem internationalen Team gezeigt, dass das Leistungsspektrum des Geschwindigkeitsfeldes schon jetzt direkt aus Röntgenaufnahmen von relaxierten Haufen bestimmt werden kann. Numerische Simulationen bestätigen diese einfache theoretische Idee und eröffnen so eine neue Möglichkeit die Gasgeschwindigkeiten mit bereits vorhandenen Röntgendaten zu sondieren. mehr

Die Anatomie der Milchstraße, betrachtet im Gammalicht, ist besonders rätselhaft. So gibt es mysteriöse, gigantische Blasen über und unter dem Zentrum der Milchstraße, die solche hochenergetische Strahlung aussenden. Ein neues Verfahren zur Bildgebung, entwickelt am Max-Planck-Institut für Astrophysik, hat die galaktische Gammastrahlung nun in nur drei fundamentale Komponenten zerlegt: Strahlung von Punktquellen, Strahlung aus Reaktionen energetischer Protonen mit dichten, kalten Gaswolken, sowie Strahlung von Elektronen, die mit Licht in dünnem, heißem, galaktischem Gas kollidieren. Die damit gewonnenen anatomischen Einblicke helfen einige Rätsel der Milchstraße zu lüften. So zeigt sich, dass die Gammablasen einfach nur Ausflüsse von gewöhnlichem, heißem Gas aus dem Zentralbereich der Milchstraße sind. mehr

Einerseits weiß man, dass Galaxien sich in Halos aus Dunkler Materie befinden; andererseits widersprechen sich kosmologische Simulationen und Beobachtungen bezüglich der detaillierten Verteilung dieser Dunklen Materie: das sogenannte "cuspy halo"-Problem. Astrophysiker am MPA haben nun spektrale Merkmale bei einer Vielzahl an Galaxien der SDSS-Himmelsdurchmusterung verwendet, um zu zeigen, dass starke Sternexplosionen in Galaxien geringer Masse häufig genug auftreten, um das innere Massenprofil der Galaxien zu glätten. Dies könnte erklären, warum die theoretisch vorhergesagten "Spitzen" nicht beobachtet werden. mehr