Aktuelle Forschungsmeldungen

Reflektiertes Quasarlicht lässt riesige, kühle Gasnebel aufleuchten

Bereits in der Frühzeit des Universums scheinen supermassereiche schwarze Löcher mit Milliarden der Masse unserer Sonne in den Zentren massereicher Galaxien zu residieren. Wenn interstellares Gas in ihrem mächtigen Gravitationsfeld beschleunigt wird, sendet es große Mengen an Strahlung aus; „Quasare“ überstrahlen die gesamte Galaxie. Jüngste Beobachtungen haben gezeigt, dass die ersten Quasare oft von hellen, riesigen Nebeln umgeben sind. Diese können sich über mehrere 100.000 Lichtjahre erstrecken und sind damit etwa zehnmal so groß wie ihre Wirtsgalaxie. Neue detaillierte Computersimulationen zur Entwicklung von Galaxien, die am MPA durchgeführt wurden, werfen ein neues Licht auf diese rätselhaften Beobachtungen und können sie in verblüffender Detailtreue reproduzieren. Nach diesen neuen theoretischen Modellen lassen sich die beobachteten ausgedehnten Nebel durch Quasarlicht erklären, das von kühlen neutralen Wasserstoffwolken reflektiert wird, die die Wirtsgalaxie des Quasars umgeben. Dieser Mechanismus funktioniert aber nur dann, wenn die vom Quasar gelieferte Energie gigantische galaktische Winde erzeugt, die große Gasmassen aus ihrer unmittelbaren Umgebung herausblasen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Quasare die Galaxienentwicklung seit den frühesten Stadien der Galaxienbildung beeinflussen. mehr

Die Ausrichtung von massereichen roten elliptischen Galaxien

Sind die Ausrichtungen der Galaxien zufällig im Kosmos verteilt? Diese scheinbar einfache Frage könnte nicht nur unser Verständnis der Entstehung von Galaxien und Galaxienhaufen voranbringen, sondern auch unser Wissen über kosmologische Modelle erweitern. MPA-Wissenschaftler versuchen mit internationalen Kollegen durch die erste direkte, feldbasierte Messung zu klären, ob und wie sich massereiche rote elliptische Galaxien an dem Gezeitenfeld der großräumigen Strukturen ausrichten. Ihr Ergebnis bestätigt die Vorhersagen des (linearen) Ausrichtungsmodells der intrinsischen Ausrichtung von Galaxien. Die von ihnen vorgestellte neue Methode eröffnet auch neue Wege für die Kosmologie und Astrophysik. mehr

Innenansicht des Magnetfelds unserer Milchstraße zeigt Spiralstruktur

Magnetfelder von Spiralgalaxien zeigen meist selbst Spiralstrukturen. Für unsere eigene Galaxie konnte dies aufgrund der ungünstigen Innenperspektive bisher nicht bestätigt werden. Forscher am Max-Planck-Institut für Astrophysik konnten nun zeigen, dass das lokale galaktische Magnetfeld tatsächlich nach dem hiesigen Orion-Spiralarm der Milchstraße ausgerichtet ist, wie man es bei einer Spiralgalaxie erwartet. mehr

In Zentren einiger nahe gelegener Galaxien finden sich ungewöhnliche Populationen sehr massereicher Sterne

Eine neue Galaxienstudie mit Daten aus der MaNGA-Himmelsdurchmusterung zeigt, dass die „Ursprüngliche Massenfunktion“ von Sternen, d. h. die Massenverteilung bei ihrer Entstehung, möglicherweise nicht so universell ist, wie allgemein angenommen. Die MPA-Studie fand in einigen Galaxien einen Überschuss an sehr massereichen Sternen. Der gleichezeitige Überschuss an Radioquellen in der Stichprobe könnte ein interessanter Hinweis darauf sein, dass in diesen Galaxien eine verborgene Population Schwarzer Löcher existieren könnte. mehr

Schwarzes Loch als Video: M87* in Zeit, Raum und Frequenz

Im April 2017 beobachtete das Event Horizon Telescope (EHT) das super-massive Schwarze Loch M87* und lieferte ein Bild von dessen Schatten, welches um die Welt ging. Forscher am Max-Planck-Institut für Astrophysik haben nun aus den zugrundeliegenden Daten ein Video der unmittelbaren Umgebung eines Schwarzen Lochs rekonstruiert. Dieses bestätigt nicht nur die bisherigen Erkenntnisse, es zeigt auch neue Strukturen und Dynamik in der Gasscheibe um das Schwarze Loch. mehr

Wie entstehen Sternhaufen in Zwerggalaxien?

Im interstellaren Medium (ISM) von Galaxien bilden sich neue Sterne in kleinen Gruppen von wenigen hundert und Haufen mit bis zu mehreren Millionen Sternen. Theoretische Modelle, die diesen Prozess und seine Auswirkung auf die Galaxienentwicklung erklären können, stecken noch in den Kinderschuhen. Forschende am MPA und ihre Kollegen haben ein hochkomplexes Modell entwickelt, um die verschiedenen Phasen des ISM und die Entstehung von Sternhaufen zu simulieren. Diese Supercomputersimulationen zeigen, dass ihre Eigenschaften davon abhängen, wie effizient sich Sterne aus dem kalten dichten Gas bilden können. Eine detaillierte Aufbereitung der Simulationsdaten erlaubt einen direkten Vergleich mit direkten Beobachtungen. Dieser Vergleich zeigt Erfolge des theoretischen Modells aber auch seine Grenzen auf. Er erlaubt auch Aussagen über die Genauigkeit, mit der Eigenschaften in dichten Sternhaufen aus Beobachtungen abgeleitet werden können. Die Studien sind ein großer Schritt hin zu einem umfassenden Modell der Entstehung von Sternhaufen. mehr

Galaxienentwicklung mit L-GALAXIES: Einfluss der Galaxienumgebung

Die Farben und Sternentstehungsraten von Galaxien sind bei Abständen bis zu 10 Megaparsec stark miteinander korreliert. Die derzeitigen Modelle zur Galaxienentstehung können diese großräumigen Korrelationen jedoch nicht gut wiedergeben. WissenschaftlerInnen am MPA, der Universität Surrey und der Universität Heidelberg aktualisieren deshalb das Münchner Galaxienentstehungsmodell L-GALAXIES mit einer ausgeklügelten und exakten Methode, um die Einflüsse der Galaxienumgebung zu berücksichtigen. Das neueste Modell stimmt deutlich besser mit den Beobachtungen überein als seine Vorgänger und zeigt, dass die Eigenschaften der Galaxien stärker von ihrer Umgebung abhängen und zwar bis zu Entfernungen von mehreren Megaparsec von den Zentren ihrer Halos aus dunkler Materie. mehr

Galaxienentstehung und Reionisation in den THESAN-Simulationen

Vor etwa 13 Milliarden Jahren führte die von den ersten Galaxien ausgesandte Strahlung zu einer grundlegenden Veränderung des Universums. Die enormen Mengen an Wasserstoff, die den Raum zwischen den Galaxien füllten, wurden ionisiert; ein Prozess, der kosmische Reionisation genannt wird. Obwohl eng miteinander verknüpft, werden die Entstehung der ersten Galaxien und der Reionisationsprozess normalerweise getrennt voneinander untersucht. Ein internationales Team unter der Leitung von und mit MPA-Forschern hat nun eine Reihe von Simulationen erstellt, die zum ersten Mal diese beiden Aspekte am Anfang des Universums gleichzeitig untersuchen und dabei Besonderheiten ihres Zusammenspiels aufzeigen. Diese neuen numerischen Arbeiten, die in Kürze öffentlich gemacht werden, bieten eine einzigartige Plattform, um das junge Universum zu untersuchen und die Daten des bald verfügbaren James-Webb-Weltraumteleskops bestmöglich zu nutzen. Erste Ergebnisse von THESAN haben bereits gezeigt, dass die einzigartige Kombination von physikalischer Genauigkeit und den simulierten Skalen einen Großteil der verfügbaren Daten reproduzieren können, darunter auch einige die früheren numerischen Berechnungen entgangen sind. mehr

Die Schnittstelle zwischen Gaseinfall und -ausstoß in einem hoch-rotverschobenen massereichen Halo

Kosmologische Simulationen zeigen, dass das Wachstum von Galaxien im frühen Universum durch das Zusammenspiel von Gasakkretion auf Halos aus dunkler Materie und Materieausstoß durch Sterne und aktive galaktische Kerne (AGN) gesteuert wird. Während diese Prozesse in theoretischen Arbeiten routinemäßig behandelt werden, ist aus Beobachtungen noch wenig über den komplexen Austausch von Masse und Energie innerhalb der Halos von Galaxien bekannt, wo großräumiger Einfall (d.h. Akkretion) auf Ausfluss (d.h. Ausstoß) trifft. Vor kurzem konnte ein internationales Team von Astronomen das Halo-Gas eines massereichen Galaxiensystems, SMM J02399-0136, mit einem neuartigen Ansatz untersuchen. Diese Beobachtungen enthüllten – zum ersten Mal – den Einfall einer großen Masse von diffusem, hoch turbulentem, mehr-phasigem Gas in Richtung der Galaxien, das von starken Ausströmungen durchdrungen ist und sich mehr als zehnmal weiter ausdehnt als die Sternentstehungsgebiete der Galaxie. mehr

<p>Tropfenform weist auf Supernova-Ende hin</p>

Astronomen haben eine seltene Sichtung gemacht: Aufgrund der verräterischen Tropfenform eines Sterns werden er und sein Begleitstern ein explosives Ende finden. Die charakteristische Form wird durch einen nahen, massereichen Weißen Zwergstern verursacht, der den Stern aufgrund seiner intensiven Schwerkraft verformt. Dies ist auch der Katalysator für die schlussendliche Supernova sein wird, die beide verschlingen wird. Das Sternsystem wurde von einem internationalen Team von Astronomen und Astrophysikern unter der Leitung der University of Warwick gefunden. Es handelt sich hierbei um eines der wenigen bekannten Sternsysteme, bei denen eines Tages der Kern eines Weißen Zwergsterns erneut zündet. Astronomen am MPA bestätigten das endgültige Schicksal des Sterns mit theoretischen Modellierungen. mehr

<p>Das kühle zirkumgalaktische Medium in SDSS-Galaxien</p>

Das Gas in und um Galaxien kann mit Studien der Absorptionslinien im Licht von Hintergrund-Quasaren untersucht werden. Wissenschaftler am MPA haben nun eine große Stichprobe aus dem SDSS DR16 verwendet, um Absorber in Hintergrund-Quasaren automatisch zu erkennen und sie mit Vordergrundgalaxien in Verbindung zu bringen. Ihre Analyse zeigt, dass kühles zirkumgalaktisches Gas für Galaxien mit hoher Sterneentstehung einen anderen physikalischen Ursprung hat als für passive Galaxien. mehr

Entfernungsbestimmung per Staubwolke

Einige der energiereichsten Strahlen, die die Erde erreichen, stammen von einem explodierten Stern in unserer Galaxie. Ein internationales Forscherteam konnte nun die Entfernung zu diesem Objekt anhand einer benachbarten Staubwolke viel genauer messen als je zuvor. Dies ist der erste Schritt, um die energiereichen Prozesse, die in diesem Supernova-Überrest ablaufen, besser zu verstehen. mehr

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