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Autor: Hans Lammersen / 22. Januar 2014, 17:31 Uhr

Einblicke in die Struktur des Universums

Das Licht eines weit entfernten Quasars hat es Astronomen ermöglicht zum ersten Mal die netzartigen Filamente abzubilden, die die Grundstruktur der sichtbaren Materie im Universum sind.

Quelle: Max Planck-Institut für Astronomie
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Max Planck-Institut für Astronomie

Der Quasar UM287 (Bildmitte) und davor ein Stück eines kosmischen Filaments mit einer Ausdehnung von etwa 2 Millionen Lichtjahren.
(Bild: Max Planck-Institut für Astronomie)
Die großen Strukturen des Universums kann man in etwa vergleichen mit einem lockeren Seifenschaum: die sichtbare Materie ist an langgezogenen Filamenten entlang angeordnet, die wie die Ränder der Seifenblasen aussehen. Dazwischen existieren riesige Leerräume von Millionen Lichtjahren Durchmesser. Die Filamente treffen sich in Knotenpunkten, an denen die Materie in Galaxien, Galaxienhaufen und -superhaufen angeordnet ist.

Bisher konnte man diese Filamente aber noch nicht direkt beobachten. Man kennt einiger ihrer Eigenschaften, weil man ihre Absorptionslinien untersucht hat. Außerdem hat man durch aufwändige Computersimulationen, in denen man die Strukturbildung des Universums auf großen Skalen seit dem Urknall berechnete, Aussagen über die Filamente machen können. Das hat sich jetzt geändert: Astronomen der University of California at Santa Cruz und des Max-Planck-Instituts für Astronomie konnten erstmals ein kosmisches Filament fotografieren. Dazu bedienten sie sich weit entfernter (10 Milliarden Lichtjahre) und gleichzeitig extrem leuchtstarker Objekte, sogenannter Quasare. Dies sind Zentrumsgebiete von Galaxien, in denen riesige schwarze Löcher Materie ansaugen, die vor ihrem Verschwinden riesige Energiemengen freisetzt. Daher strahlen solche Quasare über Milliarden Lichtjahre hinweg. Außerdem beleuchten sie die nahebei stehenden Filamente, was von den Wissenschaftlern nun aufgenommen werden konnte. Der Quasar bringt die Materie in den Filamenten zum Leuchten.

Max Planck-Institut für Astronomie

Beispiel für eine Computersimulation zu den großräumigen Strukturen des Universums. Hier wird allerdings nicht die sichtbare Materie, sondern die Dunkle Materie gezeigt. Diese ist der sichtbaren Materie sozusagen unterlegt. Der vergrößerte Ausschnitt zeigt einen Teil des kosmischen Netzwerkes (Durchmesser des Aussschnittes: 10 Millionen Lichtjahre). Der helle Kreis im Ausschnitt stellt dar, wie der Quasar UM287 die umliegenden Filamente zum Leuchten anregt.
(Bild: Max Planck-Institut für Astronomie)

Die neuen Aufnahmen erlauben nun, die Ergebnisse der Simulationen auf den Prüfstein zu stellen und neue Schlussfolgerungen über die Entstehung der großräumigen Struktur des Universums zu ziehen. Weiterhin kann man Rückschlüsse ziehen bezüglich Struktur, Größe, Verklumpungsgrad und Morphologie des Gases.

Das Beobachtungsprogramm dauerte etwa 60 Stunden und wird mit weiteren 20 Stunden am Keck-Teleskop und 85 Stunden am Gemini-South-Teleskop in Chile fortgesetzt. Neben amerikanischen Astronomen sind auch Wissenschaftler des Max-Planck-Institutes für Astronomie beteiligt.

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