Aktuelle Forschungsmeldungen

Die Expansionsrate des Universums, ausgedrückt durch die Hubble-Konstante (H₀), ist nach wie vor eine der meistdiskutierten Größen in der Kosmologie. Messungen, die auf nahen Objekten basieren, ergeben einen höheren Wert als solche, die aus Beobachtungen des frühen Universums abgeleitet werden - eine Diskrepanz, die als „Hubble-Spannung“ bekannt ist. Forschende des Max-Planck-Instituts für Astrophysik und ihre Kooperationspartner haben nun eine neue, unabhängige Bestimmung von H₀ anhand von Typ-II-Supernovae präsentiert. Indem sie das Licht dieser explodierenden Sterne mit fortschrittlichen Strahlungstransport-Techniken modellierten, konnten sie die Entfernungen direkt messen, ohne auf die traditionelle Entfernungsleiter zurückgreifen zu müssen. Der resultierende H₀-Wert stimmt mit anderen lokalen Messungen überein und trägt zur wachsenden Zahl von Hinweisen auf die Hubble-Spannung bei - eine wichtige Kontrolle und ein vielversprechender Weg zur Lösung dieses kosmischen Rätsels. mehr

Sterne entstehen meist in Sternhaufen, eingebettet in die dichtesten und kältesten Kerne riesiger molekularer Gaswolken. Einige Millionen Jahre nach ihrer Entstehung wird das verbleibende Gas durch Supernova-Explosionen ausgestoßen. Anschließend verlieren die Haufen Sterne im galaktischen Gezeitenfeld und lösen sich schließlich auf. Dieser Lebenszyklus ist schwer zu beobachten, da Sternhaufen tief in ihren Geburtswolken verborgen sind und für viele Observatorien unsichtbar bleiben. Das Verschwinden eines Sternhaufens kann Millionen Jahre dauern. Ein internationales Team unter Leitung von Forschenden am MPA hat eine hochauflösende Supercomputer-Simulation entwickelt, die den gesamten Lebenszyklus galaktischer Sternhaufen von der Geburt bis zur Auflösung nachverfolgen kann. Diese Simulation ermöglicht die detaillierte Untersuchung der nicht beobachtbaren Phasen der Sternhaufenentwicklung.
  mehr

Die Entstehung und Entwicklung von Galaxien gehören zu den größten Herausforderungen der Astrophysik. Jüngste Entdeckungen mit Instrumenten wie dem JWST und ALMA haben Licht auf Galaxien mit hoher Rotverschiebung geworfen - Galaxien, die vor Milliarden von Jahren existierten. Die meisten theoretischen Modelle sind jedoch auf Galaxien im lokalen Universum zugeschnitten. Forscher des Max-Planck-Instituts für Astrophysik und der Universität Bonn haben nun das semi-analytische Münchner Modell L-GALAXIES anhand neuester Beobachtungen umfassend evaluiert und festgestellt, dass das Modell zwar gut mit den Eigenschaften lokaler Galaxien übereinstimmt, aber bei entscheidenden Eigenschaften hochrotverschobener Galaxien Schwierigkeiten aufweist. Insbesondere hebt die Studie kritische Probleme bei den Vorhersagen des Modells für sogenannte „passive“ Galaxien hervor, in denen die Sternentstehung zum Stillstand gekommen ist. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Implementierung von Prozessen, die die Sternentstehung hemmen, einschließlich der Rückkopplung („Feedback“) durch supermassereiche Schwarze Löcher und Galaxienverschmelzungen, überarbeitet werden muss. mehr

Supercomputer-Simulationen sagen vorher, dass sich die Materie im Universum in einem wabenartigen System von Filamenten verteilt. Dieses wird auch das „kosmische Netz“ genannt, in dem sich Galaxien bilden und entwickeln. Der überwiegende Teil dieser komplizierten Struktur besteht aus diffusem Wasserstoffgas so geringer Dichte, dass es äußerst schwierig ist, es direkt zu beobachten. Ein vom MPA geleitetes Team hat ­die aktiven supermassereichen schwarzen Löcher in Galaxienpaaren, die sich in geringem Abstand befinden, ins Visier genommen, um die filamentären Strukturen des kosmischen Netzes im frühen Universum zu finden. Die Ergebnisse sind vielversprechend und enthüllen Hinweise auf Strukturen des kosmischen Netzes, die sich zwischen den beobachteten Paaren erstrecken –hervorragende Ziele für zukünftige ultratiefe Beobachtungen. mehr

Galaxien sind keine Inseln im Kosmos. Während sich das Universum insgesamt ausdehnt – angetrieben von der mysteriösen „dunklen Energie“ – sammeln sich Galaxien lokal durch den Einfluss der Schwerkraft und bilden das kosmische Netz, das durch die Schwerkraft der dunklen Materie zusammengehalten wird. Für Kosmologen sind Galaxien Testobjekte, um die Schwerkraft, die dunkle Materie und die dunkle Energie zu untersuchen. Zum ersten Mal haben Forscher und Alumni des MPA nun eine neuartige Methode verwendet, die alle Informationen in Galaxienkarten vollständig ausnutzt, und diese Methode auf simulierte, aber realistische Datensätze angewendet. Ihre Studie zeigt, dass diese neue Methode das kosmologische Standardmodell sehr viel stingenter testet und das Potenzial hat, neues Licht auf die Schwerkraft und das dunkle Universum zu werfen. mehr

Neueste Beobachtungen mit dem James Webb Weltraumteleskop zeigen SMBHs bereits im frühen Universum, 450 Millionen Jahre nach den Big Bang. Wie haben sich die ersten SMBHs so schnell gebildet? Forschende am MPA haben mit modernen Supercomputersimulation gezeigt, dass sich einige tausend Sonnenmassen schwere schwarze Löcher, die Keime (engl. seeds) von SMBHs sehr schnell in dichten, strukturierten Sternhaufen im frühen Universum bilden können. Sie entstehen durch rasante Kollisionen von massereichen Sternen die zu Supersternen anwachsen und dann direkt zu schwarzen Löchern kollabieren. Diese können dann durch Verschmelzungen mit kleineren Schwarzen Löchern weiterwachsen. Dieses neue Modell gleicht den JWST-Beobachtungen aus der Frühzeit des Kosmos und kann die Entstehung von seed-SMBHs erklären, die bereits massereich genug sind um in wenigen hundert Millionen Jahren zu SMBHs heranzuwachsen. Die Forschenden sagen einen einzigartigen Fingerabdruck der Gravitationswellenemission von verschmelzenden schwarzen Löchern voraus, der mit der nächsten Generation von Gravitationswellenobservatorien bestätigt werden kann. mehr

Die bahnbrechenden Entdeckungen von Gravitationswellen, die durch die Kollision von je zwei Schwarzen Löchern verursacht werden, haben eine spannende Frage aufgeworfen: Wie können Schwarze Löcher einander so nahekommen, dass sie verschmelzen können? Wissenschaftler des MPA zeigen, dass einige dieser verschmelzenden Schwarzen Löcher möglicherweise von massereichen Sternen stammen, die einander in extrem großen Abständen umkreisen – 1.000 bis 10.000 Mal der Abstand zwischen Erde und Sonne. Wenn diese Sterne ihr Leben beenden und Schwarze Löcher bilden, könnte die Gravitation der Galaxie, in der sie sich befinden, langsam ihre Umlaufbahn verformen und zu der Verschmelzung der beiden Schwarzen Löcher führen. mehr

Eine sorgfältige Analyse der Filamente in der großräumigen kosmischen Struktur hat interessante neue Erkenntnisse über die Entwicklung und Komplexität des kosmischen Netzes zutage gefördert. Während einige Filamente – abhängig von ihrer kosmischen Umgebung – eine signifikante Entwicklung aufweisen, bleiben die globalen Eigenschaften der Filamente stabil, was in zukünftigen kosmologischen Studien genutzt werden könnte. Das MPA-Team hat außerdem eine neue Methode entwickelt, die eine strenge Kalibrierung der Filament-Kataloge ermöglicht. mehr

Die großräumige Verteilung von Galaxien liefert wichtige Hinweise über die Natur der Dunklen Materie, die Eigenschaften der Dunklen Energie und den Ursprung unseres Universums. Jedoch ist es eine beachtliche Herausforderung, diese Informationen mit hoher Genauigkeit aus den Beobachtungen abzuleiten. Forscher am MPA entwickeln einen neuartigen Analyseansatz, bei dem sie die Entwicklung kosmischer Strukturen über ihre gesamte Entstehungsgeschichte verfolgen. Dies ermöglicht einen besonders detaillierten Vergleich zwischen theoretischen Modellen und Beobachtungsdaten sowie die sehr präzise Messung wichtiger Parameter der Dunklen Materie und der Dunklen Energie. mehr

Traditionelle Untersuchungen des Gases um Galaxien stützen sich vor allem auf die Absorptions- und Emissionsmerkmale von neutralem Wasserstoff, dem einfachsten und häufigsten Element im Universum. Die MPA-Forscher haben nun alternative Tracer untersucht, insbesondere das Resonanzdoublett von einfach ionisiertem Magnesium und festgestellt, dass die Analyse dieser Emission zu bedeutenden Fortschritten bei der Untersuchung des zirkumgalaktischen Medium führen kann. Sie zeigten das Potenzial des Magnesiumdoubletts als Alternative zur Lyman-alpha-Emission durch einen neuen Strahlungstransfercode und schlagen vor, dass das Verhältnis der beiden Magnesiumlinien sogar als Indikator für das Entweichen des Lyman-Kontinuums verwendet werden könnte. mehr

Beteigeuze ist ein bekannter Roter Überriese im Sternbild Orion. Zuletzt wurde viel über ihn diskutiert; nicht nur, weil Schwankungen in seiner Helligkeit zu Spekulationen über eine bevorstehende Explosion führten, sondern auch, weil Beobachtungen darauf hindeuteten, dass er sich viel schneller dreht als erwartet. Letztere Interpretation wird nun von einem internationalen Team unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Astrophysik in Frage gestellt, die statt einer Rotation die kochende Oberfläche von Beteigeuze für die Beobachtungen selbst mit den fortschrittlichsten Teleskopen verantwortlich machen. Andere Astronomen analysieren derzeit neue Beobachtungsdaten, um derartige Hypothesen zu überprüfen. mehr

In dichten stellaren Umgebungen sollte es häufig zu Begegnungen zwischen Sternen und stellaren Schwarzen Löchern kommen. Mit Hilfe hydrodynamischer Simulationen haben Forschende am MPA untersucht, was mit Sternen bei solchen Begegnungen passiert. Dabei haben sie wichtige Parameter wie die Masse des Sterns bzw. des Schwarzen Lochs, das Alter des Sterns oder die geringste Distanz variiert. Die Studie quantifiziert die Auswirkungen dieser Parameter auf die Massen, den Drall und die Flugbahnen der Überreste des Sterns, bietet Einblicke in die Dynamik von Sternhaufen und liefert einfache Beschreibungen für die Parameter nach der Interaktion. mehr