Highlights 2019

Anstatt spezielle Regionen in aufwändigen großen Simulationen zu untersuchen, verwenden MPA-Wissenschaftler das IllustrisTNG-Modell, um separate Universen mit einer modifizierten Kosmologie zu erschaffen. Die Analyse dieser separaten Universen zeigt, dass die gemessene Anzahl der Galaxien je nach Messmethode steigt oder sinkt, wenn sich die Dichte der Baryonen (also der "normalen" Materie) ändert. Auch die großräumige Verteilung der Materie wird durch die Auswirkungen der Baryonen beeinflusst, wobei verschiedene Messungen unterschiedlich reagieren. mehr

Quasare gehören zu den hellsten permanenten Quellen am Himmel. Dank ihrer hohen Leuchtkraft lassen sie sich auch zu frühen kosmischen Zeiten beobachten, wo - überraschenderweise - diese ersten Quasare als bereits entwickelte Systeme erscheinen: sie enthalten schwarze Löcher mit über einer Milliarde Sonnenmassen in massereichen Galaxien mit hoher Sternentstehungsaktivität. Um ein derart schnelles Wachstum zu erklären, glauben die Theoretiker, dass sich diese Systeme in besonders dichten Umgebungen befinden müssen, in denen das Vorhandensein von riesigen Gasmengen einen effizienten Materiefluss auf ursprüngliche kleinere Schwarze Löcher ermöglicht. Ein internationales Team von Astronomen hat kürzlich zum ersten Mal klare Hinweise in Beobachtungen gefunden, dass dies tatsächlich der Fall ist. Der neue "Panorama"-Spektrograph namens MUSE enthüllte, dass die meisten frühen Quasare von großen Mengen an kühlem Gas umgeben sind. Dieser reine „Kraftstoff“ fällt auf die primordialen Galaxien und befeuert sowohl das Wachstum ihrer Sternmasse als auch des Schwarzen Lochs im Zentrum. mehr

Kugelsternhaufen sind die dichtesten gravitativ gebundenen Sternsysteme im Universum. Man findet sie in allen Galaxien, auch in den kleinsten Zwerggalaxien, und sie können fast so alt sein wie das Universum selbst. Die Entstehung dieser mysteriösen Systeme war bisher allerdings weitgehend unverstanden. Wissenschaftler am MPA, der Universität von Helsinki und internationale Kollegen, haben jetzt eine aufwändige hydrodynamische Simulation präsentiert, die die gesamte Entstehung von Kugelsternhaufen in verschmelzenden Zwerggalaxien auflöst. Die Simulation liefert damit ein allgemeines Model zur Entstehung von Kugelsternhaufen in chemisch unentwickelten und dichten Regionen kleiner Galaxien im frühen Universum.      mehr

Heißes Plasma füllt den gesamten Raum in Galaxienhaufen und macht sie zu starken Quellen für Röntgenstrahlung. Während Dichte und Temperatur dieses Gases leicht gemessen werden können, sind seine Materialeigenschaften wie Viskosität und thermische Leitfähigkeit weitgehend unbekannt. Das Problem ist die wenig verstandene Rolle der schwachen Magnetfelder, die das Gas durchdringen. Solche Felder sind zu schwach, um die Bewegungen des Gases großflächig direkt zu beeinflussen, sie können aber die mikroskopischen Eigenschaften des Plasmas verändern. Jüngste Langzeitbeobachtungen des Coma-Galaxienhaufens im Röntgenbereich haben gezeigt, dass dies tatsächlich der Fall ist: das Verhalten des Gases unterscheidet sich deutlich von den Erwartungen an nicht magnetisiertes Plasma. mehr

Neue kosmologische Simulationen umfassen nun auch den Einfluss der Strahlung junger Sterne auf das interstellare Gas bei der Bildung und Entwicklung von Quasaren und massereichen Galaxien. Wie das internationale Wissenschaftlerteam zeigen konnte, ändert die Strahlung der Sterne sowohl die Eigenschaften der Wirtsgalaxie des Quasars als auch deren Satellitengalaxien. Die Satellitengalaxien werden durch die Wirkung der intensiven Strahlung junger Sterne diffus und sind weniger stark gebunden. Folglich werden solche Satellitengalaxien leichter durch die starken Gezeitenkräfte der Wirtsgalaxie zerstört und kommen daher seltener vor. mehr

Das warm-heiße intergalaktische Medium trägt wesentlich zur Gesamtmaterie im Universum bei – ist aber noch nicht gut verstanden, da es sehr schwer zu beobachten ist. Forscher am MPA haben nun vorhergesagt, wie es mit Hilfe von schwereren Elementen untersucht werden könnte. Durch die Streuung des kosmischen Röntgenhintergrunds kann ein Teil dieser Linienemission erheblich verstärkt werden und sollte für kommende Röntgenmissionen zugänglich sein. mehr

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching und der Universitätssternwarte München untersuchten gemeinsam mit anderen Forschern, welchen Einfluss die Wärmeleitung auf die Entwicklung von Supernova-Druckwellen und das Interstellare Medium (ISM) hat, das durch diese Supernovae aufgewirbelt wird. Sie stellen fest, dass die Wärmeleitung deutlich dazu beiträgt, die beobachtete „Füllungsrate“ des Volumens von kaltem, warmem und heißem Gas im ISM zu erklären. Die Wärmeleitung spielt auch wichtige Rolle dabei, die Struktur des heißen ISM korrekt zu beschreiben sowie die chemische Zusammensetzung der kalten Phase des turbulenten ISM. mehr

Wissenschaftler des MPA haben zusammen mit europäischen Kollegen das interstellare Medium (ISM) in der solaren Nachbarschaft, mit allen physikalischen Prozessen der thermischen und nicht-thermischen Komponenten simuliert - ionisiertes, neutrales und molekulares Gas, Staub, interstellare Strahlung, Magnetfelder und kosmische Strahlung sowie die Entstehung neuer Sterne. Da sich die verschiedenen Prozesse stark beeinflussen zeigen die Simulationen, wie wichtig es ist alle Komponenten – insbesondere ionisierende Strahlung und kosmische Strahlung - für ein realistisches Modell des sternbildenden ISM mit einzubeziehen. Im Rahmen des SuperSILCC-Projekts des Gauss Center for Supercomputing (GCS) wird das Team SuperMUC-NG verwenden, einen der schnellsten Supercomputer der Welt, um die physikalischen Ursprünge der ISM-Struktur auch in extremen Umgebungen bei hoher Rotverschiebung aufzudecken. mehr

Neueste hochauflösende Mikrowellen- und Röntgenbeobachtungen des Galaxienhaufens RX J1347-1145 liefern eine neue Methode, um Gasbewegungen zu diagnostizieren. Durch die Rückschlüsse auf unterschiedliche Parameter des heißen Gases in Galaxienhaufen konnten die MPA-Wissenschaftler sanfte und heftige Bewegungen des Gases unterscheiden, die wahrscheinlich durch das Zusammentreffen mit kleineren Haufen hervorgerufen wurden. mehr

Modelle der großräumigen Struktur von Galaxien im Universum sind beträchtlichen Einschränkungen unterworfen, wenn beim Virialradius des Halos aus Dunkler Materie künstlich eine Grenze gezogen wird. Wie MPA-Wissenschaftler zeigen, ändert sich die Auswirkung der Umgebung auf Galaxien kontinuierlich, auch an der traditionellen Halogrenze. Umgebungseffekte müssen auch in Regionen mit geringer Dichte berücksichtigt werden. mehr

Die Informationsfeldtheoriegruppe am Max-Planck-Institut für Astrophysik hat eine neue Version der NIFTy Software zur wissenschaftlichen Bildgebung veröffentlicht. NIFTy5 generiert einen optimalen Bildgebungsalgorithmus aus dem komplexen Wahrscheinlichkeitsmodell eines Messsignals. Solche Algorithmen haben sich in einer Reihe von astronomischen Anwendungen schon bewiesen und können nun auch in anderen Bereichen eingesetzt werden. mehr

In letzter Zeit wird der Einfluss von Magnetfeldern auf die Galaxienentstehung und -entwicklung verstärkt untersucht. Dennoch ist nicht zweifelsfrei geklärt, wie wichtig Magnetfelder für den Entstehungsprozess von Galaxien sind. Eine Gruppe von Forschern der astronomischen Max-Planck-Institute in Garching, der Universitäts-Sternwarte in München und der Universität Konstanz haben ein neues Modell für isolierte, Milchstraßen-ähnliche Scheibengalaxien eingeführt, das die Anwesenheit des Umgebungsmediums der Galaxie (CGM) explizit berücksichtigt, um so den Verstärkungsprozess des Magnetfeldes genauer zu untersuchen. Darüber hinaus erforscht das Team inwiefern Winde, angetrieben durch das Magnetfeld, die Eigenschaften der Galaxie beeinflussen. mehr