Aktuelle Forschungsmeldungen

Planck – Mission erfüllt

1. Oktober 2020

Die Planck-Satellitenmission zur Vermessung der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung – dem Echo des Urknalls – wurde im September 2020 mit der Veröffentlichung des letzten Satzes an Publikationen abgeschlossen. Neben wegweisenden Erkenntnissen zur Kosmologie hat die ESA-Mission auch eine Vielzahl an astrophysikalischen Ergebnissen geliefert. Hier ein kurzer Rückblick. mehr

Über den Ursprung der mysteriösen schnellen Radioblitze (engl.: Fast Radio Bursts oder FRBs) wird seit ihrer Entdeckung im Jahr 2007 debattiert. Eine Theorie, die an der Columbia University und am MPA entwickelt wurde, legt nahe, dass FRBs durch Druckwellen von aufflackernden Magnetaren – Neutronensternen mit ultrastarken Magnetfeldern – ausgelöst werden. Am 28. April 2020 wurde ein FRB von SGR 1935+2154, einem bekannten Magnetar in unserer Galaxie, entdeckt. Ein neues numerisches Experiment zeigt, wie sich Störungen in einem Magnetar ausbreiten und schließlich zu einer magnetischen Explosion – und einem Radioausbruch wie bei dem jetzt beobachteten – führen können. mehr

Wenn interstellares Gas auf ein supermassereiches Schwarzes Loch fällt, setzt es riesige Energiemengen frei – so viel, dass das Gasreservoir einer Galaxie zum großen Teil ausgestoßen werden kann. Letztlich können supermassereiche Schwarze Löcher sich selbst auf diese Weise von weiterem Nachschub abschneiden und das Ende ihres eigenen Wachstums und des Wachstums ihrer Wirtsgalaxien herbeiführen. Ein neues Modell, das am MPA entwickelt wurde, ermöglicht es nun, Winde, die durch akkretierende Schwarze Löcher beschleunigt werden, in Simulationen der Galaxienentwicklung auf physikalisch genaue und validierte Weise zu simulieren. Indem die Winde dichtes Gas aus dem galaktischen Kern blasen und das Einströmen aus dem galaktischen Halo stoppen, spielen die Winde eine entscheidende Rolle dabei, wie sich die Wirtsgalaxie des Schwarzen Lochs entwickelt. mehr

Kürzlich veröffentlichte eine Forschergruppe, darunter Wissenschaftler des MPA, die strengsten Obergrenzen für das Reionisierungssignal aus dem frühen Universum. Diese Messung ist Teil einer Reihe von Forschungsergebnissen, die zum 10-jährigen Jubiläum des LOFAR-Teleskops veröffentlicht werden. Mit diesen Beobachtungen sind die Wissenschaftler in der Lage, einige extreme Reionisierungsmodelle auszuschließen und den thermischen sowie den Ionisierungszustand des intergalaktischen Mediums zur Zeit als das Universum noch in den Kinderschuhen steckte näher zu bestimmen. mehr

Kosmologische Informationen aus Galaxien-Durchmusterungen abzuleiten ist ein schwieriges Unterfangen – eines, dem MPA-Forscher nun einen Schritt näher gekommen sind. Mit Hilfe eines theoretischen Rahmens, der effektiven Feldtheorie, in Kombination mit einem neuen statistischen Ansatz, konnten sie aus einem simulierten Galaxiendatensatz die korrekten kosmologischen Parameter rekonstruieren. mehr

Vor etwa 10 Milliarden Jahren stieß eine Galaxie mit unserer kosmischen Heimat, der Milchstraße, in einer gewaltigen Verschmelzung zusammen, die das Aussehen unserer Galaxis veränderte. Forschern des MPA ist es zusammen mit internationalen Kollegen aus Großbritannien, Chile und Italien gelungen, die Auswirkungen dieses Ereignisses mit Hilfe der bisher größten und fortschrittlichsten Milchstraßen-Simulationen auszuloten. Insbesondere stellten sie fest, dass der Schaden, den unsere Galaxis in ihrer Jugend erlitt, auf eine Satellitengalaxie hindeutet, die etwa eine Milliarde Sonnen schwer war. mehr

Warm, kalt, genau richtig? Die Analyse von sieben Gravitationslinsen-Bildern von Quasaren gibt neue Hinweise auf die Temperatur der dunklen Materie, der geheimnisvollen Substanz, die etwa ein Viertel unseres Universums ausmacht. Die Ergebnisse liefern eine untere Grenze für die Masse eines möglichen Dunkle-Materie-Teilchens, schließen aber kalte dunkle Materie nicht aus. mehr

Ein neues Modell der Galaxienentstehung unterstützt Wissenschaftler dabei, die Verteilung von Gas und Sternen innerhalb von Galaxien besser zu verstehen. Forscher des MPA in Garching haben zusammen mit Kollegen aus der Schweiz, China, Großbritannien und Island L-GALAXIES 2020 veröffentlicht, die neueste Version des L-GALAXIES-Modellprojekts. Es handelt sich dabei um eine Computersimulation, die viele Millionen Galaxien gleichzeitig errechnet, von denen sich jede selbstkonsistent über Milliarden von Jahren kosmischer Zeit entwickelt. mehr

Künstliche Intelligenz zieht in alle Lebensbereiche ein, auch in die Forschung. Neuronale Netzwerke erlauben es komplexe Aufgaben zu lösen, indem man sie anhand enormer Mengen an Beispielen trainiert. Forscher am Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching ist es nun gelungen, mehrere auf jeweils unterschiedliche Aufgaben spezialisierte Netzwerke zu kombinieren, um gemeinsam mittels bayesianischer Logik Aufgaben zu lösen, auf welche keines der einzelnen Netzwerke ursprünglich trainiert war. Dies ermöglicht die Wiederverwertung teuer trainierter Netzwerke und ist ein wichtiger Schritt hin zu universell schlussfolgernder künstlicher Intelligenz. mehr

Durch die Analyse von Auriga-Simulationsdaten, bei denen eine große Anzahl von Galaxien ähnlich der Milchstraße in einem vollständig kosmologischen Kontext simuliert wurden, konnten Wissenschaftler am MPA die Entstehungsgeschichte der Milchstraße eingrenzen. Durch den Vergleich mit Beobachtungen unserer Heimatgalaxie – und insbesondere die Analyse, wie schnell sich Sterne unterschiedlicher Metallizität in den inneren Regionen der Galaxie bewegen – konnten sie bestimmte Entstehungsgeschichten ausschließen. Insbesondere stellten sie fest, dass unsere Galaxie ziemlich isoliert sein musste, da die letzte große Verschmelzung vor Milliarden von Jahren stattfand und die einfallende Galaxie eine Masse von weniger als 10% der Milchstraße hatte. mehr

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

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