Quelle: MPA 16. Mai 2024.

16. Mai 2024 – Die Kombination von Beobachtungen eines neu entdeckten Doppelsternsystems mit hochentwickelten Modellen für den Kollaps von Sternen liefert wichtige Erkenntnisse über die Entstehung schwarzer Löcher mit stellarer Masse. Ein internationales Team des Max-Planck-Instituts für Astrophysik und des Niels-Bohr-Instituts der Universität Kopenhagen kommt zu dem Schluss, dass massereiche schwarze Löcher auch ohne eine helle Supernova-Explosion entstehen können. Die Energie des Kollapses wird hauptsächlich durch leichte Neutrinos mit nur geringer Asymmetrie abgestrahlt, was zu einem kleinen Rückstoß für das neu geborene schwarze Loch führt.

Seit Jahrzehnten weiß man, dass es in unserer Milchstraße Doppelsternsysteme gibt, bei denen einer der beiden Sterne ein schwarzes Loch ist. „Die Entdeckung des Doppelsternsystems VFTS 243 in unserer Nachbargalaxie, der Großen Magellanschen Wolke, war außergewöhnlich, und das System selbst ist bemerkenswert“, sagt Alejandro Vigna-Gómez, der zum Zeitpunkt der Entdeckung von VFTS 243 als Postdoktorand am Niels-Bohr-Institut (NBI) tätig war und jetzt am Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA) arbeitet. Das Doppelsternsystem besteht aus einem Stern mit der 25-fachen Masse der Sonne und einem begleitenden schwarzen Loch mit der 10-fachen Masse der Sonne.

Supernova-Explosionen
Sterne, die um ein Vielfaches massereicher sind als die Sonne, beenden ihr Leben in gewaltigen und leuchtstarken Explosionen, sogenannten Supernovae. Beim Kollaps des dichten metallischen Kerns des massereichen Sterns wird eine große Menge Energie freigesetzt, die hauptsächlich in Form von Neutrinos entweicht, während die äußeren Schichten des Sterns ins Weltall geschleudert werden. Dieses Material kann ein Vielfaches der Masse der Sonne betragen und wird mit Geschwindigkeiten von Hunderten bis Tausenden von Kilometern pro Sekunde ausgestoßen. Dies führt zu großskaligen Asymmetrien der ausgestoßenen Materie, die wir auch in den Überresten der Supernova-Explosionen beobachten.

Diese Asymmetrien und Auswürfe von Materie wirken sich direkt auf den sehr dichten Überrest im Kern aus: der neu entstandene Neutronenstern erfährt einen Rückstoß – einen Geburtskick – der seine Geschwindigkeit abrupt ändern kann. Für Neutronensterne gibt es zahlreiche Belege für solche Kicks, da wir ihre Bewegung mit hohen Geschwindigkeiten in der gesamten Milchstraße beobachten. Bei den massereichsten kompakten Objekten, den schwarzen Löchern, sind diese Geburtskicks jedoch nicht gut verstanden. Solche stellaren schwarzen Löcher entstehen beim Kollaps massereicher Sterne, insbesondere wenn keine Explosion zustande kommt und die einfallende Materie in sich kollabiert.

Die jüngste Entdeckung „verschwindender“ Sterne lässt vermuten, dass ein großer Teil der kollabierenden massereichen Sterne stattdessen schwarze Löcher ohne begleitende Explosion bildet, die wir im Gegensatz zu den hellen Supernovae nicht beobachten können. Es ist jedoch unklar, wie viel Masse diese Sterne bei der Entstehung von schwarzen Löchern verlieren, oder wie groß ihre ursprünglichen Kicks sind. Wenn der massereiche Stern direkt zu einem schwarzen Loch kollabiert, wird keine baryonische Materie herausgeschleudert, und die Energie geht überwiegend in Form von Neutrinos verloren. „VFTS 243 hat es uns ermöglicht, dieses Szenario zu testen“, sagt Vigna-Gómez.

Kollaps-Szenario
Das Team untersuchte das vollständige Kollaps-Szenario für das Doppelsternsystem VFTS 243, bei dem ein Stern, zehnmal massereicher als die Sonne, seinen Lebenszyklus durch eine Implosion beendete. Mit modernsten Modellen des Sternkollapses, die am MPA entwickelt wurden, berechneten sie die Auswirkungen auf die Umlaufbahn eines Doppelsternsystems während der Entstehung des schwarzen Lochs. Im Szenario des vollständigen Kollapses wird die enorme gravitative Bindungsenergie, die bei der Entstehung des schwarzen Lochs freigesetzt wird, ausschließlich von den schwach wechselwirkenden, neutralen und leichten Neutrinos fortgetragen.

„Die Untersuchung der physikalischen Prozesse, die im tiefsten Inneren kollabierender Sterne ablaufen, ist extrem schwierig und nur unter besonderen Umständen möglich“, sagt H.-Thomas Janka, Supernova-Theoretiker am MPA. „Das im Doppelsternsystem VFTS 243 beobachtete schwarze Loch ist ein solcher Spezialfall“, ergänzt Daniel Kresse, Postdoktorand in Jankas Gruppe. „Es erlaubte uns zum ersten Mal die Schlussfolgerung, dass Neutrinos nahezu gleichmäßig in alle Richtungen emittiert werden, wenn der massereiche Vorläufer kollabiert und das schwarze Loch entsteht.“

„Unsere Studie ist ein Paradebeispiel für die Synergie zwischen Theorie und Beobachtungen“, schließt Vigna Gómez. „Durch die Kombination hochentwickelter numerischer Modelle des Sternkollapses mit den grundlegenden Effekten von Supernovae in Doppelsternsystemen konnten wir entscheidende Einblicke gewinnen, wenn Sterne vollständig kollabieren, und insbesondere nachweisen, dass massereiche schwarze Löcher auch ohne Explosion entstehen können.“

Originalveröffentlichung
Vigna-Gómez et al.
„Constraints on neutrino natal kicks from black-hole binary VFTS 243“
Physical Review Letters, 132, 191403
DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.191403
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.191403
pdf: https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.132.191403

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Doppelsterne

Der Beitrag Doppelsternsystem mit schwarzem Loch stellt Supernova-Theorie auf die Probe erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung 13. Mai 2024.

13. Mai 2024 – Der νr-Prozess funktioniert, wenn neutronenreiches Material intensiver Neutrinobestrahlung ausgesetzt ist. Der theoretische Vorschlag, der kürzlich in der Zeitschrift „Physical Review Letters“ veröffentlicht wurde, könnte die Lösung für ein seit langem bestehendes Problem im Zusammenhang mit der Produktion einer Gruppe seltener Isotope sein: Die sogenannten p-Kerne kommen im Sonnensystem vor, ihr Ursprung ist aber immer noch schlecht verstanden.

Fusionsprozesse in massereichen Sternen erzeugen Kerne bis hin zu Eisen und Nickel. Darüber hinaus werden die meisten stabilen schweren Kerne, wie Blei und Gold, durch langsame oder schnelle Neutroneneinfangprozesse erzeugt. Für die Produktion der übrigen, neutronenarmen Kerne wurde eine Vielzahl von Nukleosyntheseprozessen vorgeschlagen. Es ist jedoch nach wie vor eine Herausforderung, die großen Mengen an ^92,94Mo, ^96,98Ru und ⁹²Nb im (frühen) Sonnensystem zu erklären.

Der νr-Prozess ermöglicht die gleichzeitige Produktion all dieser Kerne, da Neutrinos eine Reihe von Einfangreaktionen katalysieren. So funktioniert der Prozess: Der νr-Prozess findet in neutronenreichen Ausströmungen astrophysikalischer Explosionen statt, die anfangs, wenn die Temperaturen hoch sind, aus Neutronen und Kernen im Bereich von Eisen und Nickel bestehen. Wenn die Temperatur des Materials sinkt, werden schwerere Kerne aus leichteren Kernen durch eine Abfolge von Neutroneneinfang- und schwachen Wechselwirkungsprozessen erzeugt. Anders als beim schnellen Neutroneneinfangprozess, bei dem die schwachen Reaktionen Betazerfälle sind, handelt es sich beim νr-Prozess jedoch um Neutrino-Absorptionsreaktionen. Sobald die freien Neutronen aufgebraucht sind, werden die in den Kernen gebundenen Neutronen durch weitere Neutrinoabsorptionen in Protonen umgewandelt, wodurch Atomkerne nahe der Beta-Stabilitätslinie und sogar darüber hinaus erzeugt werden. Die Energie der Neutrinos ist groß genug, um Kerne in Zustände anzuregen, die durch die Emission von Neutronen, Protonen und Alphateilchen zerfallen. Die emittierten Teilchen werden von den schweren Kernen eingefangen. Dadurch wird eine Reihe von Einfangreaktionen ausgelöst, katalysiert durch Neutrinos, die die endgültigen Häufigkeiten der durch den νr-Prozess erzeugten Elemente bestimmen. Auf diese Weise können Neutrinos neutronenarme Kerne erzeugen, die sonst unerreichbar sind. „Unsere Entdeckung eröffnet eine neue Möglichkeit, die Entstehung von p-Kernen durch Neutrino-Absorptionsreaktionen mit Kernen zu erklären“, sagt Zewei Xiong, Wissenschaftler der GSI/FAIR-Abteilung „Nukleare Astrophysik und Struktur“ und korrespondierender Autor der Publikation.

Offen ist noch die Frage, in welcher Art stellarer Explosion der νr-Prozess auftritt. In ihrer Veröffentlichung schlagen die Autoren vor, dass der νr-Prozess in Material abläuft, das in einer Umgebung mit starken Magnetfeldern ausgestoßen wird, wie z. B. in magneto-rotierenden Supernovae, Kollapsaren oder Magnetaren. Dieser Vorschlag hat Astrophysiker*innen dazu veranlasst, nach den geeigneten Bedingungen zu suchen, und in der Tat wurde in einer ersten Veröffentlichung bereits berichtet, dass magnetisch getriebene Massenauswürfe die notwendigen Bedingungen erreichen.

Der νr-Prozess erfordert die Kenntnis von Neutrinoreaktionen und Neutroneneinfangreaktionen an Kernen, die sich auf beiden Seiten der Beta-Stabilitätslinie befinden. Die Messung der relevanten Reaktionen wird mit den einzigartigen Speicherringkapazitäten der GSI/FAIR-Anlage möglich werden.

Original-Publikation:
Production of p Nuclei from r-Process Seeds: The νr Process
Zewei Xiong, Gabriel Martínez-Pinedo, Oliver Just, and Andre Sieverding
Phys. Rev. Lett. 132, 192701 – Published 9 May 2024 https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.192701
pdf: https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.132.192701

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren

Der Beitrag GSI: Neuer Prozess für Synthese von seltenen Atomkernen im Universum? erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Astrophysik 19. Juli 2023.

19. Juli 2023 – Ein internationales Astrophysik-Team unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Astrophysik in Deutschland, der Harvard University in den USA und der Durham University im Vereinigten Königreich hat den ehrgeizigen Versuch unternommen, gleichzeitig die Entstehung von Galaxien und die großräumige Struktur im Kosmos in erstaunlich großen Regionen des Weltalls zu simulieren. Ihre Simulationen berücksichtigen zudem die geisterhaften Neutrinos und könnten dazu beitragen, die Masse dieser Elementarteilchen einzugrenzen. Die ersten Ergebnisse des „MillenniumTNG“-Projekts wurden soeben in einer Reihe von 10 Artikeln in der Zeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht. Die neuen Rechnungen tragen dazu bei, das kosmologische Standardmodell einem Präzisionstest zu unterziehen und die meisten Informationen aus den bevorstehenden kosmologischen Beobachtungen herauszuholen.

In der Kosmologie hat sich in den letzten Jahrzehnten die verblüffende Annahme etabliert, dass die Materie im Universum von einer rätselhaften ‚Dunklen Materie‘ dominiert wird und dass ein noch seltsameres Feld aus ‚Dunkler Energie‘ als eine Art Anti-Schwerkraft wirkt, und die Expansion des heutigen Kosmos beschleunigt. Die gewöhnliche baryonische Materie trägt mit weniger als 5 % zum kosmischen Gemisch bei, dennoch bildet sie die Grundlage für die Sterne und Planeten in Galaxien wie unserer eigenen Milchstraße. Dieses seltsam anmutende kosmologische Modell wird LCDM genannt. Es liefert eine hartnäckig erfolgreiche Beschreibung einer Vielzahl von Beobachtungsdaten: von der kosmischen Mikrowellenstrahlung – der Restwärme, die der heiße Urknall hinterlassen hat – bis hin zum „kosmischen Netz“, in dem die Galaxien entlang eines verschlungenen Netzes mit Filamenten aus Dunkler Materie angeordnet sind.

Die tatsächliche physikalische Natur der Dunklen Materie und der Dunklen Energie ist jedoch immer noch nicht verstanden, weshalb Astrophysiker und Astrophysikerinnen nach Defiziten in der LCDM-Theorie suchen. Fänden sich Ungereimtheiten im Vergleich zu Beobachtungsdaten so könnte dies zu einem besseren Verständnis dieser grundlegenden Rätsel unseres Universums führen. Empfindliche Tests sind erforderlich, die beides brauchen: aussagekräftige neue Beobachtungsdaten und detailliertere Vorhersagen darüber, was das LCDM-Modell tatsächlich impliziert.

Forschenden am Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA) ist es nun zusammen mit einem internationalen Team der Harvard University und der Durham University sowie der York University in Kanada und des Donostia International Physics Center in Spanien gelungen, bei der theoretischen Beschreibung einen entscheidenden Schritt voranzukommen. Aufbauend auf ihren früheren Erfolgen mit den Projekten „Millennium“ und „IllustrisTNG“ entwickelten sie eine neue Reihe von Simulationsmodellen mit dem Namen „MillenniumTNG“, die die Physik der kosmischen Strukturbildung mit wesentlich höherer statistischer Genauigkeit nachzeichnen, als dies mit früheren Berechnungen möglich war.

Große Simulationen mit neuen physikalischen Details
Das Team nutzte den fortschrittlichen kosmologischen Rechen-Code GADGET-4, der speziell für diesen Zweck am MPA entwickelt wurde, um die bisher größten, hochaufgelösten Dunkle-Materie-Simulationen zu berechnen, die eine Region von fast 10 Milliarden Lichtjahren abdecken. Darüber hinaus verwendeten sie den hydrodynamischen Code AREPO, dessen Zellgröße sich dynamisch anpasst, um die Prozesse der Galaxienbildung direkt in so großen Volumina zu verfolgen, dass sie als repräsentativ für das gesamte Universum angesehen werden können. Aus dem Vergleich der beiden Arten an Simulation kann genau bewertet werden, wie sich baryonische Prozesse im Zusammenhang mit Supernova-Explosionen und supermassereichen Schwarzen Löchern auf die Gesamtverteilung der Materie auswirken. Dies wiederum erlaubt kommende Beobachtungen korrekt zu interpretieren, wie z. B. die so genannten schwachen Gravitationslinseneffekte. Diese reagieren auf Materie unabhängig davon, ob sie dunkel oder baryonisch ist.

Außerdem bezog das Team massereiche Neutrinos in seine Simulationen ein – zum ersten Mal in Simulationen, die groß genug sind, um kosmologische Beobachtungen aussagekräftig nachzustellen. In früheren kosmologischen Simulationen wurden Neutrinos meist der Einfachheit halber weggelassen, da sie höchstens 1-2 % der Masse der Dunklen Materie ausmachen und ihre nahezu relativistischen Geschwindigkeiten ein Zusammenklumpen verhindern. Nun aber werden künftige kosmologische Durchmusterungen des Universums (wie mit dem kürzlich gestarteten Euclid-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation) eine Genauigkeit erreichen, die einen Nachweis der damit verbundenen prozentualen Effekte ermöglicht. Dies eröffnet die verlockende Aussicht, die Neutrinomasse selbst zu bestimmen, eine grundlegende, offene Frage in der Teilchenphysik – es steht viel auf dem Spiel.

Für die bahnbrechenden MillenniumTNG-Simulationen nutzten die Forscher zwei extrem leistungsstarke Supercomputer: den SuperMUC-NG am Leibniz-Rechenzentrum in Garching und den Cosma8-Rechner, der von der Durham University im Auftrag der britischen DiRAC-Hochleistungsrechenanlage betrieben wird. Mehr als 120 000 Rechnerkerne arbeiteten am SuperMUC-NG fast zwei Monate lang, wobei die vom deutschen Gauß-Zentrum für Hochleistungsrechnen zur Verfügung gestellte Rechenzeit genutzt wurde, um das bisher umfassendste hydrodynamische Simulationsmodell zu erstellen. MillenniumTNG verfolgt die Entstehung von etwa einhundert Millionen Galaxien in einer Region des Universums mit einem Durchmesser von etwa 2400 Millionen Lichtjahren (siehe Abbildung 1). Diese Berechnung ist etwa 15 Mal größer als die bisher beste in dieser Kategorie, das TNG300-Modell des IllustrisTNG-Projekts.

Mit Cosma8 berechnete das Team ein noch größeres Volumen des Universums, das mit mehr als einer Billion Teilchen der Dunklen Materie und mehr als 10 Milliarden Teilchen gefüllt ist, um den massereichen Neutrinos zu folgen (siehe Abbildung 2). Obwohl diese Simulation die baryonische Materie nicht direkt verfolgte, können die Galaxien in MillenniumTNG mit Hilfe eines semi-analytischen Modells, das gegen die baryonische Berechnung des Projekts kalibriert wird, genau vorhergesagt werden. Dieses Verfahren führt zu einer detaillierten Verteilung der Galaxien und der Materie in einem Volumen, das zum ersten Mal groß genug ist, um für das gesamte Universum repräsentativ zu sein, so dass Vergleiche mit bevorstehenden Beobachtungen auf eine solide statistische Grundlage gestellt werden können.

Theoretische Vorhersagen für die Kosmologie
Die ersten Ergebnisse des MillenniumTNG-Projekts zeigen eine Fülle von neuen theoretischen Vorhersagen, die die Bedeutung von Computersimulationen in der modernen Kosmologie unterstreichen. Das Team hat zehn wissenschaftliche Paper für das Projekt verfasst und eingereicht. Acht davon sind soeben in der Fachzeitschrift MNRAS erschienen, die beiden anderen werden in Kürze folgen.

Eine der Studien beschäftigte sich mit der Form von Galaxien. Nahe Galaxien haben die subtile Tendenz, ihre Formen ähnlich auszurichten anstatt in willkürliche Richtungen zu zeigen – ein Effekt, der „intrinsische Galaxienausrichtung“ genannt wird. Dieser kaum erforschte Effekt verzerrt die Ergebnisse, die sich aus dem schwachen Gravitationslinseneffekt ergeben, der ja sein eigenes statistisches Ausrichtungssignal erzeugt. Im Rahmen des MillenniumTNG-Projekts konnten zum ersten Mal intrinsische Ausrichtungen mit einem sehr hohen Signal-Rausch-Verhältnis direkt bei den simulierten Galaxien gemessen werden, und zwar bis zu Entfernungen von mehreren hundert Millionen Lichtjahren. „Unsere Bestimmung der intrinsischen Ausrichtung von Galaxien kann vielleicht dazu beitragen eine Diskrepanz aufzulösen, die derzeit zwischen zwei Methoden herrscht, um die Amplitude zu messen, wie stark Materie klumpt“, sagt die Doktorandin Ana Maria Delgado, Erstautorin dieser Studie im MillenniumTNG-Team. „Die Materie-Anhäufung wird dabei einmal über den schwachen Gravitationslinseneffekt bestimmt und einmal aus dem kosmischen Mikrowellenhintergrund abgeleitet.“ Mit Hilfe der MillenniumTNG-Ergebnisse werden die Astronomen in der Lage sein, diesen wichtigen systematischen Effekt viel besser zu korrigieren.

Ein weiteres aktuelles Ergebnis bezieht sich auf die jüngste Entdeckung einer Population sehr massereicher Galaxien im jungen Universum mit dem James-Webb-Weltraumteleskop (JWST). Kurze Zeit nach dem Urknall sind die Massen dieser Galaxien unerwartet groß, was den theoretischen Erwartungen zu widersprechen scheint. Dr. Rahul Kannan analysierte die Vorhersagen von MillenniumTNG für diese frühe Epoche. Während die Simulationen bis zu einer Rotverschiebung von z=10 (als das Universum weniger als 500 Millionen Jahre alt war) mit den Beobachtungen übereinstimmen, bestätigte er, dass die neuen JWST-Ergebnisse bei einer noch höheren Rotverschiebung im Widerspruch zu den Vorhersagen der Simulationen stehen, falls sie Bestand haben. „Vielleicht ist die Sternentstehung kurz nach dem Urknall viel effizienter als zu späteren Zeiten, oder vielleicht sind damals massereiche Sterne in höheren Anteilen entstanden, was diese Galaxien ungewöhnlich hell macht“, erklärt Dr. Kannan.

Andere Arbeiten des Teams konzentrieren sich auf die Signale der Haufenbildung bei Galaxien. So erstellte die MPA-Doktorandin Monica Barrera extrem große und äußerst realistische Scheinkataloge von Galaxien auf dem rückwärtigen „Lichtkegel“ eines Referenzbeobachters (siehe Abbildung 3). In diesem Fall sind Galaxien, die weiter entfernt sind, automatisch auch jünger, was die Reisezeit des Lichts widerspiegelt, das unsere Teleskope erreicht. Anhand dieser virtuellen Beobachtungen untersuchte sie die so genannte baryonische akustische Oszillation (BAO) – ein kosmologisch wichtiges Standard-„Maßband“ – in der projizierten Zweipunkt-Korrelationsfunktion von Galaxien. Ihre Ergebnisse zeigen, dass die Messung dieser BAOs ein ziemlich kniffliges Unterfangen ist, das durch so-genannte kosmische Varianzeffekte erheblich beeinflusst werden kann – selbst wenn in Beobachtungen extrem große Volumina durchmustert und untersucht werden. Während man in Simulationen das modellierte Universum aus verschiedenen Blickwinkeln beobachten kann, um den korrekten statistischen Ensemble-Mittelwert zu ermitteln, ist dies für das reale Universum nicht ohne weiteres möglich. „Die MillenniumTNG-Simulationen sind so groß und enthalten so viele Galaxien – mehr als eine Milliarde in der größten Berechnung – dass es wirklich schwierig war, sie zu untersuchen“, sagt Monica Barrera. „Skripte, die für die Analyse kleinerer Simulationen gut funktionieren, brauchen für MillenniumTNG ewig.“

Analyse der kosmologischen Daten
Die Serie der ersten Ergebnisse der MillenniumTNG-Simulationen macht deutlich, dass die Berechnungen eine große Hilfe bei der Entwicklung besserer Strategien für die Analyse künftiger kosmologischer Daten sein werden. Der Leiter des Teams, Prof. Volker Springel vom MPA, führt an, dass „MillenniumTNG die jüngsten Fortschritte bei der Simulation der Galaxienentstehung mit dem Bereich der großräumigen kosmischen Struktur verbindet und eine verbesserte theoretische Modellierung ermöglicht, wie sich Galaxien mit dem Rückgrat der Dunklen Materie des Universums verbinden. Dies könnte sich als entscheidend für Fortschritte bei wichtigen Fragen in der Kosmologie erweisen, etwa wie die Masse von Neutrinos am besten mit Daten zur großräumigen Struktur eingeschränkt werden kann.“ Die MillenniumTNG-Simulationen lieferten mehr als 3 Petabyte an Simulationsdaten und bilden damit einen reichen Fundus für die weitere Forschung, die das Wissenschaftlerteam noch viele Jahre lang beschäftigen wird.

Wissenschaftliche Originalpublikationen:

• The MillenniumTNG Project: High-precision predictions for matter clustering and halo statistics
  C. Hernández-Aguayo, V. Springel, R. Pakmor, M. Barrera, F. Ferlito, S. D. M. White, L. Hernquist, B. Hadzhiyska, A. M. Delgado, R. Kannan, S. Bose, C. Frenk
  MNRAS, July 2023 (preprint: https://arxiv.org/abs/2210.10059)
• The MillenniumTNG Project: The hydrodynamical full physics simulation and a first look at its galaxy clusters
  R. Pakmor, V. Springel, J. P. Coles, T. Guillet, C. Pfrommer, S. Bose, M. Barrera, A. M. Delgado, F. Ferlito, C. Frenk, B. Hadzhiyska, C. Hernández-Aguayo, L. Hernquist, R. Kannan, S. D. M. White
  MNRAS, July 2023 (preprint: https://arxiv.org/abs/2210.10060)
• The MillenniumTNG Project: Semi-analytic galaxy formation models on the past lightcone
  M. Barrera, V. Springel, S. White, C. Hernández-Aguayo, L. Hernquist, C. Frenk, R. Pakmor, F. Ferlito, B. Hadzhiyska, A. M. Delgado, R. Kannan, S. Bose
  MNRAS, submitted (preprint: https://arxiv.org/abs/2210.10419)
• The MillenniumTNG Project: The galaxy population at z ≥ 8
  R. Kannan, V. Springel, L. Hernquist, R. Pakmor, A. M. Delgado, B. Hadzhiyska, C. Hernández-Aguayo, M. Barrera, F. Ferlito, S. Bose, S. D. M. White, C. Frenk, A. Smith, E. Garaldi
  MNRAS, July 2023 (preprint: https://arxiv.org/abs/2210.10066)
• The MillenniumTNG Project: Refining the one-halo model of red and blue galaxies at different redshifts
  B. Hadzhiyska, L. Hernquist, D. Eisenstein, A. M. Delgado, S. Bose, R. Kannan, R. Pakmor, V. Springel, S. Contreras, M. Barrera, F. Ferlito, C. Hernández-Aguayo, S. D. M. White, C. Frenk
  MNRAS, July 2023 (preprint: https://arxiv.org/abs/2210.10068)
• The MillenniumTNG Project: An improved two-halo model for the galaxy-halo connection of red and blue galaxies
  B. Hadzhiyska, D. Eisenstein, L. Hernquist, R. Pakmor, S. Bose, A. M. Delgado, S. Contreras, R. Kannan, S. D. M. White, V. Springel, C. Frenk, C. Hernández-Aguayo, F. Ferlito, M. Barrera
  MNRAS, July 2023 (preprint: https://arxiv.org/abs/2210.10072)
• The MillenniumTNG Project: The large-scale clustering of galaxies
  S. Bose, B. Hadzhiyska, M. Barrera, A. M. Delgado, F. Ferlito, C. Frenk, C. Hernández-Aguayo, L. Hernquist, R. Kannan, R. Pakmor, V. Springel, S. D. M. White
  MNRAS, July 2023 (preprint: https://arxiv.org/abs/2210.10065)
• The MillenniumTNG Project: Inferring cosmology from galaxy clustering with accelerated N-body scaling and subhalo abundance matching
  S. Contreras, R. E. Angulo, V. Springel, S. D. M. White, B. Hadzhiyska, L. Hernquist, R. Pakmor, R. Kannan, C. Hernández-Aguayo, M. Barrera, F. Ferlito, A. M. Delgado, S. Bose, C. Frenk
  MNRAS, July 2023 (preprint: https://arxiv.org/abs/2210.10075)
• The MillenniumTNG Project: Intrinsic alignments of galaxies and halos
  A. M. Delgado, B. Hadzhiyska, S. Bose, V. Springel, L. Hernquist, M. Barrera, R. Pakmor, F. Ferlito, R. Kannan, C. Hernández-Aguayo, S. D. M. White, C. Frenk
  MNRAS, July 2023 (preprint: https://arxiv.org/abs/2304.12346)
• The MillenniumTNG Project: The impact of baryons and massive neutrinos on high-resolution weak gravitational lensing convergence maps
  F. Ferlito, V. Springel, C. T. Davies, C. Hernández-Aguayo, R. Pakmor, M. Barrera, S. D. M. White, A. M. Delgado, B. Hadzhiyska, L. Hernquist, R. Kannan, S. Bose, C. Frenk
  MNRAS, submitted (preprint: https://arxiv.org/abs/2304.12338)

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Die großräumige Struktur des Universums

Der Beitrag Auf der Suche nach Schwächen im kosmologischen Standardmodell erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: MPA 28. Juli 2022.

28. Juli 2022 – Als Gravitationslinse vervielfacht und vergrößert SMACS J0723.3−7327 Bilder von Hintergrundgalaxien. Eine Familie solcher Mehrfachbilder gehört zu einer Galaxie, deren Entfernung sich mithilfe des neuen Modells auf 13 Milliarden Lichtjahre schätzen lässt. Wenn dies bestätigt wird, unterstreicht es die Bedeutung genauer Gravitationslinsenmodelle für die Identifizierung entfernter Galaxien und ihre detaillierte Untersuchung.

Das erste vom James Webb Space Telescope (JWST) veröffentlichte wissenschaftliche Bild zeigt den Galaxienhaufen SMACS J0723.3−7327. Insbesondere Galaxienhaufen können als Gravitationslinsen wirken und das Licht von Hintergrundgalaxien verstärken sowie mehrere Bilder von diesen erzeugen. Vor JWST waren hinter SMACS J0723.3−7327 insgesamt 19 Mehrfachbilder von sechs Hintergrundquellen bekannt. Die JWST-Daten enthüllten nun 27 zusätzliche Mehrfachbilder von zehn weiteren Objekten.

„In diesem ersten Schritt haben wir die Daten dieses brandneuen Teleskops verwendet, um den Linseneffekt von SMACS0723 mit großer Genauigkeit zu modellieren“, betont Gabriel Bartosch Caminha, Postdoc-Fellow am Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA), der Technischen Universität München und dem German Centre for Cosmological Lensing (GCCL). Die Forschenden verwendeten zunächst Daten des Hubble Space Telescopes (HST) und des Multi Unit Spectroscopic Explorers (MUSE), um ein „Pre-JWST“-Linsenmodell zu erstellen, und verfeinerten es dann mit den neu verfügbaren JWST-Nahinfrarotdaten. „Die JWST-Aufnahmen sind absolut verblüffend und wunderschön. Sie zeigen viel mehr Mehrfachbilder von Hintergrundquellen, die es uns ermöglichten, unser Massenmodell für die Gravitationslinse erheblich zu verbessern“, fügt er hinzu.

Von den neu entdeckten, gelinsten Objekten gibt es bisher noch keine Entfernungsschätzungen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verwendeten ihr neues Modell für die Massenverteilung, um die Entfernung dieser Linsengalaxien abzuschätzen. Ein Objekt scheint sich demnach in der erstaunlichen Entfernung von 13 Milliarden Lichtjahren zu befinden (Rotverschiebung > 7,5), das heißt sein Licht wurde in den frühen Entwicklungsstadien unseres Universums emittiert. Von dieser Galaxie entstanden drei Mehrfachbilder und ihre Helligkeit wurde insgesamt um etwa das 20-fache verstärkt.

Um solche weit entfernten Objekte zu untersuchen, ist es jedoch von grundlegender Bedeutung, den Linseneffekt des Galaxienhaufens im Vordergrund genau zu beschreiben. „Unser genaues Massenmodell bildet die Grundlage für die Untersuchung der JWST-Daten“, betont Sherry Suyu, Forschungsgruppenleiterin am MPA und dem Exzellenzcluster Origins, außerordentliche Professorin an der Technischen Universität München und Gastwissenschaftlerin am Academia Sinica Institut für Astronomie und Astrophysik. „Die spektakulären JWST-Bilder zeigen eine große Vielfalt stark gelinster Galaxien, die dank unseres genauen Modells jetzt im Detail untersucht werden können“, erläutert sie.

Das neue Modell für die Massenverteilung des Vordergrundhaufens ist in der Lage, die Positionen aller Mehrfachbilder mit hoher Genauigkeit zu reproduzieren und ist damit eines der besten verfügbaren Massenmodelle. Für Folgestudien dieser Quellen werden die Linsenmodelle, einschließlich Vergrößerungskarten (magnification maps) und Rotverschiebungen (also Entfernungen), die aus dem Modell geschätzt werden, öffentlich zugänglich gemacht. „Wir freuen uns sehr darüber“, fügt Suyu hinzu, „und wir warten gespannt auf zukünftige JWST-Beobachtungen anderer Galaxienhaufen mit starkem Linseneffekt. Diese werden es uns nicht nur ermöglichen, die Massenverteilungen von Galaxienhaufen besser einzugrenzen, sondern auch Galaxien mit hoher Rotverschiebung zu untersuchen.“

Publikation
G. B. Caminha, S. H. Suyu, A. Mercurio, G. Brammer, P. Bergamini, A. Acebron, and E. Vanzella: First JWST observations of a gravitational lens – Mass model of new multiple images with near-infrared observations of SMACS J0723.3−7327, submitted to A&A Letters.
https://arxiv.org/abs/2207.07567
pdf: https://arxiv.org/pdf/2207.07567

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• JWST – James Webb Space Telescope

Der Beitrag JWST enthüllt weit entfernte Galaxien hinter einer Gravitationslinse erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: MPA 12. Mai 2022.

12. Mai 2022 – Zumindest ein blubbernder Stern ist uns sehr gut bekannt: Bereits im 19. Jahrhundert beobachteten Astronomen kleine Muster auf der Oberfläche der Sonne (sogenannte „konvektive Zellen“), die sich wie kochendes Wasser in einem Topf verhalten. In den äußeren Schichten der Sonne erhitzt sich das Gas und steigt zur Oberfläche auf, wo es sich abkühlt und wieder absinkt. Ein ähnlicher Prozess findet auch in massereichen Sternen statt, zum Beispiel in roten Überriesen, die sich bereits in einer späteren Phase der Sternentwicklung befinden. Diese Sterne sind mindestens achtmal so massereich wie die Sonne, viel kühler (etwa 3500 Kelvin) und riesig (sie haben mindestens den 700-fachen Durchmesser der Sonne). Wäre unsere Sonne ein roter Überriese, würde ihre Oberfläche die Umlaufbahn des Mars einschließen.

Rote Überriesen haben sich so stark ausgedehnt, dass ihre Oberflächengravitation extrem niedrig ist; sie kann mehr als 70.000 Mal kleiner sein als die der Sonne. Aufgrund dieser geringen Schwerkraft sind die konvektiven Zellen extrem ausgedehnt und können bis zu 20-30% des Sternradius einnehmen. Außerdem befördert die Konvektion Gas aus dem Sterninneren an dessen Oberfläche, was den Ausstoß von Materie in die zirkumstellare Umgebung begünstigt. Eine roter Überriese setzt eine kolossale Gasmenge frei, das Milliardenfache des Massenverlustes der Sonne. Sie sind die hellsten Sterne im Universum im infraroten Spektralbereich und die Untersuchung ihrer physikalischen Eigenschaften ist sehr wichtig, um die späten Phasen der Entwicklung massereicher Sterne besser zu verstehen.

Eine große Unsicherheit bei der Beobachtung roter Überriesen besteht jedoch darin, dass die Position des Photozentrums – d.h. des Zentrums ihrer Lichtemission – nicht mit dem Baryzentrum des Sterns übereinstimmt und sich zudem aufgrund der zeitlichen Änderung des Konvektionsmusters ständig verschiebt. Um diese Bewegungen zu quantifizieren, ist ein theoretischer Ansatz erforderlich, der auf dreidimensionalen, hydrodynamischen Simulationen der Gasbewegung in den atmosphärischen Schichten von Sternen in Verbindung mit Strahlung beruht. Diese Modelle simulieren die gesamte Hülle des Sterns im Laufe der Zeit.

„Die synthetischen Karten zeigen extrem unregelmäßige Oberflächen, auf denen sich die größten Strukturen auf Zeitskalen von Monaten oder sogar Jahren entwickeln, während sich kleinere Strukturen im Laufe von mehreren Wochen ändern“, führt der Leiter der Studie Andrea Chiavassa vom Laboratoire Lagrange, dem Exzellenzcluster ORIGINS und dem Max-Planck-Institut für Astrophysik aus. „Das bedeutet, dass sich die Position des Sterns in Abhängigkeit von der Zeit verändern sollte.“

Das Team berechnete die Verschiebung des Photozentrums in den Simulationen und verglich sie mit der Messunsicherheit von Sternen in χ Perseus, einem nahegelegenen, jungen Sternhaufen, die in Phase 3 der Gaia-Mission beobachtet wurden. Gaia ist eine astrometrische, photometrische und spektroskopische Mission im All, die einen großen Teil der Milchstraße vermisst. Der Perseus-Sternhaufen ist gut erforscht und enthält eine relativ große Population roter Überriesen sowie andere Sterne. „Wir haben festgestellt, dass die Positionsunsicherheiten bei roten Überriesen viel größer sind als bei anderen Sternen. Dies bestätigt, dass sich ihre Oberflächenstrukturen mit der Zeit dramatisch verändern, so wie es unsere Berechnungen vorhersagen“, erklärt Rolf Kudritzki, Mitautor der Studie von der Universitätssternwarte München und dem Institute for Astronomy, Hawaii.

Rote Überriesen tragen wesentlich zur chemischen Anreicherung von Galaxien bei. Um die Sternentwicklung im nahen und fernen Universum und ihre Auswirkungen auf die kosmische Umwelt zu verstehen, ist eine detaillierte Kenntnis der Windphysik während des Lebenszyklus dieser Sterne erforderlich. Dazu ist es erforderlich, die gesamte ausgestoßene Masse sowie deren Art, die Geschwindigkeit der Winde und die Gesamtgeometrie der zirkumstellaren Hülle zu ermitteln.

„Das tanzende Muster roter Riesensterne am Himmel könnte uns mehr über ihre kochenden Hüllen verraten“, erklärt Selma de Mink, Mitautorin und Direktorin am Max-Planck-Institut für Astrophysik. „Mit unserem Ansatz und in Kombination mit den Gaia-Daten werden wir in der Lage sein, wichtige Informationen über die stellare Dynamik zu extrahieren und die physikalischen Prozesse besser zu verstehen, die die starke Konvektion in diesen Sternen verursachen.“

Originalveröffentlichung
A. Chiavassa, et al.
Probing Red Supergiant dynamics through photo-center displacements measured by Gaia
A&A, 661, L1
Source: https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2022/05/aa43568-22/aa43568-22.html
DOI: https://dx.doi.org/10.1051/0004-6361/202243568

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Sternentwicklung

Der Beitrag Rote Überriesensterne tanzen am Himmel erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Astrophysik.

24. März 2022 – Mit Hilfe der hochmodernen kosmologischen Simulation Thesan hat ein internationales Team von Wissenschaftlern das frühe Universum simuliert, als die ersten Sterne zu leuchten begannen. Durch die Kombination eines Modells der Galaxienentstehung mit der Interaktion von Sternenlicht mit Gas und Staub liefern die Simulationen ein Bild der kosmischen Reionisierung mit dem höchsten Detailreichtum und über das größte Raumvolumen, das je erstellt wurde.

Alles begann vor etwa 13,8 Milliarden Jahren mit dem „Urknall“. Bald darauf wurde das junge Universum kalt und dunkel – zumindest bis einige hundert Millionen Jahre später die Schwerkraft genug Materie zu den ersten Sternen und Galaxien zusammengeballt hatte. Das Licht dieser ersten Sterne erwärmte das umgebende Gas und verwandelte es in ein heißes, ionisiertes Plasma – eine wichtige Phase, die als „kosmische Reionisation“ bekannt ist und zu der komplexen Struktur führte, die wir heute im Universum sehen.

Mit einer neuen Simulation namens Thesan, die gemeinsam von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Astrophysik (MPA), des MIT und der Harvard University entwickelt wurde, können Wissenschaftler nun einen detaillierten Blick darauf werfen, wie sich das Universum während dieser entscheidenden Periode entwickelt haben könnte. Thesan, benannt nach der etruskischen Göttin der Morgenröte, soll die „kosmische Morgendämmerung“ und insbesondere die kosmische Reionisation simulieren. Die Rekonstruktion dieses Zeitraums ist eine große Herausforderung, da es sich dabei um äußerst komplizierte, chaotische Wechselwirkungen handelt, unter anderem zwischen Schwerkraft, Gas und Strahlung.

„Andere Simulationen konnten bisher nicht nachvollziehen, wie Galaxien das sie umgebende Gas im jungen Universum beeinflussen“, erklärt MPA-Wissenschaftler Enrico Garaldi seine Motivation, seit drei Jahren an diesem Projekt mitzuarbeiten. „Jetzt, nach all dieser Arbeit, freue ich mich, sagen zu können, dass Thesan die erste Simulation ist, die quantitativ erklärt, wie die ersten Galaxien das Gas in ihrer Umgebung verändern.“

Die Thesan-Simulation berechnet diese Wechselwirkungen mit der höchsten Detailgenauigkeit und über das größte Volumen aller bisherigen Simulationen. Dazu kombiniert sie ein realistisches Modell der Galaxienbildung mit einem Algorithmus, der die Wechselwirkung zwischen Licht und Gas verfolgt, sowie mit einem Modell für kosmischen Staub. Thesan hat einen Umfang von 300 Millionen Lichtjahren und simuliert eine Milliarde Jahre in der Entwicklung des Universums.

Bisher stimmen die Simulationen mit den wenigen Beobachtungen überein, die Astronomen vom frühen Universum haben. In dem Maße, in dem mehr Beobachtungen aus dieser Zeit gemacht werden, zum Beispiel mit dem kürzlich gestarteten James-Webb-Weltraumteleskop, kann Thesan dazu beitragen, diese Beobachtungen in den kosmischen Kontext einzuordnen.

„Thesan fungiert als Brücke zum frühen Universum“, sagt Aaron Smith, ein NASA-Einstein-Fellow am Kavli Institute for Astrophysics and Space Research des MIT. „Es soll als Simulation ein ideales Gegenstück für kommende Beobachtungseinrichtungen sein, die unser Verständnis des Kosmos grundlegend verändern werden.“

Um die kosmische Reionisation vollständig zu simulieren, versuchte das Team, so viele wichtige Bestandteile des frühen Universums wie möglich einzubeziehen. Sie starteten mit einem erfolgreichen Modell der Galaxienentstehung, das ihre Gruppen zuvor entwickelt hatten, Illustris-TNG. Dann entwickelten sie einen neuen Algorithmus, der berücksichtigt, wie das Licht von Galaxien und Sternen mit dem umgebenden Gas interagiert und dieses reionisiert.

„Thesan verfolgt, wie das Licht dieser ersten Galaxien in den ersten Milliarden Jahren mit dem Gas wechselwirkt und das Universum von neutral zu ionisiert umwandelt“, sagt Rahul Kannan vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. „Auf diese Weise können wir dem Reionisierungsprozess automatisch folgen.“ Schließlich erstellte das Team ein Modell für den kosmischen Staub und erhielt so ein Bild mit einzigartiger Genauigkeit für das frühe Universum. Dieses Modell soll beschreiben, wie winzige Materiekörnchen die Entstehung von Galaxien im frühen, dünn besiedelten Universum beeinflussen.

Nachdem das Team somit alle Bestandteile für die Simulation beisammen hatte, entwickelte es diese Bedingungen in der Zeit vorwärts und simulierte einen Ausschnitt des Universums. Dazu nutzten die Wissenschaftler den SuperMUC-NG am LRZ in Deutschland – einen der größten Supercomputer der Welt. 60.000 Rechenkerne führten hier gleichzeitig die Berechnungen von Thesan durch, was 30 Millionen CPU-Stunden entspricht (auf einem einzelnen Desktop-Rechner hätte dies 5.700 Jahre gedauert).

Die Simulationen ergeben das detaillierteste Bild der kosmischen Reionisierung über das größte Volumen des Weltraums aller existierenden Simulationen. Einige dieser Simulationen modellieren zwar große Entfernungen, aber mit relativ geringer Auflösung, während andere, detailliertere Simulationen keine großen Volumina abdecken.

„Wir haben diese Simulation nicht nur entwickelt, um selbst das frühe Universums besser zu verstehen, sondern für die gesamte Forschungsgemeinschaft“, betont Garaldi. „Deshalb werden wir bald die Simulationsdaten veröffentlichen, damit alle sie nutzen können! Die Simulation ist so reichhaltig und komplex, dass wir viele, viele Jahre brauchen würden, um sie vollständig zu analysieren.“

Originalveröffentlichungen

1. R. Kannan, E. Garaldi, A. Smith, R. Pakmor, V. Springel, M. Vogelsberger, L. Hernquist
   Introducing the thesan project: radiation-magnetohydrodynamic simulations of the epoch of reionization
   MNRAS, Volume 511, Issue 3, April 2022, Pages 4005–4030
   Source: https://arxiv.org/abs/2110.00584
2. Enrico Garaldi, Rahul Kannan, Aaron Smith, Volker Springel, Rüdiger Pakmor, Mark Vogelsberger, Lars Hernquist
   The thesan project: properties of the intergalactic medium and its connection to reionization-era galaxies
   Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 14 February 2022
   Source: https://arxiv.org/abs/2110.01628
3. A. Smith, R. Kannan, E. Garaldi, M. Vogelsberger, R. Pakmor, V. Springel, L. Hernquist
   The thesan project: Lyman-α emission and transmission during the Epoch of Reionization
   MNRAS, 24 March 2022
   Source: https://arxiv.org/abs/2110.02966

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Galaxien – Entstehung und Entwicklung

Der Beitrag Bisher größtes und detailliertestes Modell des frühen Universums erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Astrophysik.

28. Januar 2022 – Im Juli 2020, kurz nach dem Start seiner zweiten Himmelsdurchmusterung, entdeckte das eROSITA-Röntgenteleskop an Bord des Weltraumobservatoriums SRG eine neue Quelle an einer Position, an der bisher keine Röntgenstrahlen nachgewiesen wurden. Als die Astrophysiker daraufhin die Datenbank der optischen Veränderlichen überprüften, stellte sich heraus, dass etwa vierzig Tage zuvor die „Zwicky Transient Facility“ (ZTF) und das „Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System“ (ATLAS) an derselben Stelle eine scheinbar gewöhnliche, optische Veränderliche mit der Bezeichnung AT2020mrf registriert hatten. Diese wurde zunächst als Supernova vom Typ II eingestuft, also als massereicher Stern, der am Ende seines Lebens kollabiert. Diese ursprüngliche Klassifizierung änderte sich jedoch grundlegend durch die eROSITA-Entdeckung der Röntgenemission und die Form der optischen Lichtkurve der Quelle. Es wurde klar, dass die Astrophysiker auf ein noch interessanteres Objekt gestoßen waren.

Es gibt eine Klasse optischer Veränderlicher, die mit Supernova-Explosionen in Verbindung gebracht werden und die sich durch schnelle Lichtkurven und zu viel Blau in ihren Spektren auszeichnen, die so genannten „Fast Blue Optical Transients“ (FBOTs). Da ihre Helligkeit schnell abfällt, kann man sie nur schwer untersuchen. Allerdings gibt es darunter eine geheimnisvolle und seltene Unterklasse, die sogenannten AT2018cow-ähnlichen Objekte. Die Namen der von der ATLAS-Anlage entdeckten optischen Transienten (daher die Buchstaben „AT“ im Namen) werden nach dem Jahr der Entdeckung (in diesem Fall 2018) benannt, gefolgt von einer Kombination aus mehreren Buchstaben, die von einem Computer generiert werden. In diesem Fall bildeten die Buchstaben zufällig das englische Wort „cow“ – daher nennen die Astronomen diese Klasse nun „Kuh“-ähnliche Objekte. Vor der Entdeckung von SRGe J154754.2+443907 waren nur vier solcher Objekte bekannt; die SRG/eROSITA-Quelle war Nummer fünf.

„Kühe“ zeichnen sich durch eine rekordverdächtige Leuchtkraft aus (bis zu10⁴³ erg/s in der Spitze), die etwa 1000-mal heller ist als eine gewöhnliche Supernova vom Typ II. Eine solche Leuchtkraft kann nicht durch den Zerfall von radioaktivem Nickel-56 erklärt werden und erfordert eine alternative Energiequelle.

SRGe J154754.2+443907 wurde vom eROSITA-Team bei der Suche nach Ereignissen entdeckt, bei denen ein Stern durch die Gezeitenkräfte eines supermassereichen Schwarzen Lochs zerstört wird. Bald wurde jedoch klar, dass die Forscher es mit etwas Anderem zu tun hatten. Sie lösten daraufhin eine Beobachtungskampagne mit Teleskopen vom Radio- bis zum Röntgenbereich aus, um die neue Quelle bei weiteren Wellenlängen zu untersuchen. Dies bestätigte, dass SRGe J154754.2+443907 das fünfte „Kuh“-artige Objekt ist. An den Multiwellenlängenbeobachtungen waren das 10-Meter-Keck-Teleskop, die Radioteleskope VLA und GMRT sowie die Röntgen-Weltraumobservatorien Chandra, XMM-Newton und Swift beteiligt. Das Programm wurde von einem Doktoranden des Caltech, Yuhan Yao, koordiniert.

Das eROSITA-Teleskop beobachtete dieses Objekt kurz nach dem Höhepunkt der Lichtkurve. Diese Beobachtungen haben gezeigt, dass AT2020mrf/SRGe J154754.2+443907 die hellste bekannte „Kuh“ ist, mit einer Leuchtkraft von über ~2 x 10⁴³ erg/s. Eine solche Leuchtkraft könnte von einem jungen, schnell rotierenden Neutronenstern (mit einer Periode von etwa 10 Millisekunden) mit einem Magnetfeld in der Größenordnung von 10¹⁴ Gauß stammen – einem so genannten Magnetar – oder auch von einem neu entstandenen Schwarzen Loch erzeugt werden, das Material des Vorgängersterns im superkritischen Bereich akkretiert. In jedem Fall haben die Wissenschaftler die Geburt eines relativistischen, kompakten Objekts durch die Explosion eines massereichen Sterns beobachtet.

Die neue „Kuh“ ist bereits verblasst, während viele Fragen noch unbeantwortet bleiben. Um die Natur dieser Quellen zu klären und die physikalischen Mechanismen zu verstehen, die ihr Verhalten bestimmen, müssen die Wissenschaftler weitere Objekte dieser Klasse finden und im Detail untersuchen. Die laufende SRG/eROSITA-Durchmusterung des gesamten Himmels wird einen wichtigen Beitrag zu dieser Arbeit leisten.

Originalveröffentlichung
Yuhan Yao, Anna Y. Q. Ho, Pavel Medvedev, Nayana A. J., Daniel A. Perley, S. R. Kulkarni, Poonam Chandra, Sergey Sazonov, Marat Gilfanov, Georgii Khorunzhev, David K. Khatami, Rashid Sunyaev
The X-ray and Radio Loud Fast Blue Optical Transient AT2020mrf: Implications for an Emerging Class of Engine-Driven Massive Star Explosions
submitted to ApJ
https://arxiv.org/abs/2112.00751
pdf: https://arxiv.org/pdf/2112.00751

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Röntgenteleskope ART-XC und eRosita auf Spektr-RG (SRG)

Der Beitrag Leuchtende „Kuh“: SRG/eROSITA entdeckt die Röntgenemission erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: MPA.

11. Oktober 2021 – Der kosmische Ursprung von Kohlenstoff, einem grundlegenden Baustein des Lebens, ist immer noch ungeklärt. Massereiche Sterne spielen eine wichtige Rolle bei der Synthese aller schweren Elemente, von Kohlenstoff und Sauerstoff bis hin zu Eisen. Doch obwohl die meisten massereichen Sterne in Mehrfachsternsystemen geboren werden, haben die bisherigen Nukleosynthesemodelle fast ausschließlich Einzelsterne betrachtet. Ein internationales Team von Astrophysikern unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Astrophysik (MPA) hat nun den „Kohlenstoff-Fußabdruck“ von massereichen Sternen berechnet, die ihre Hülle in einem Doppelsternsystem abgeben.

„Im Vergleich zu einem einzelnen Stern produziert ein massereicher Stern in einem Doppelsternsystem im Durchschnitt doppelt so viel Kohlenstoff“, berichtet Robert Farmer, der Erstautor der Studie. „Bis vor Kurzem haben die meisten Astrophysiker nicht berücksichtigt, dass massereiche Sterne oft Teil eines Doppelsternsystems sind. Wir haben zum ersten Mal untersucht, wie die Anwesenheit eines Begleiters die Menge der von ihnen erzeugten Elemente verändert.“

Die meisten Sterne, einschließlich unseres eigenen Sterns, der Sonne, werden durch die Kernfusion von Wasserstoff zu Helium angetrieben. In ihren „goldenen Jahren“, nachdem sie etwa 90 % ihres Lebens hinter sich haben, beginnen sie mit der Umwandlung von Helium in Kohlenstoff und Sauerstoff. Sterne wie die Sonne hören hier auf, aber massereiche Sterne können weiterhin Kohlenstoff zu schwereren Elementen bis hin zu Eisen fusionieren.

Die große Herausforderung besteht nicht in der Herstellung von Kohlenstoff, sondern darin, ihn aus dem Stern herauszuholen, bevor er zerstört wird. Bei Einzelsternen ist dies sehr schwierig. Sterne in Doppelsternsystemen können miteinander wechselwirken und Masse auf einen Begleiter übertragen (siehe Abbildung ganz oben). Der Stern, der Teile seiner Masse verliert, entwickelt eine kohlenstoffreiche Schicht nahe der Oberfläche, die bei der Explosion des Sterns als Supernova ausgestoßen wird.

„Es ist vielleicht nicht fair, Doppelsterne für die Treibhausgase verantwortlich zu machen, die die globale Erwärmung verursachen“, scherzt Selma de Mink, Mitautorin dieser Studie und Direktorin der neuen Abteilung für stellare Astrophysik am MPA, „aber ist es nicht cool, sich in den Arm zu kneifen und festzustellen, dass der Kohlenstoff in Ihrer Haut wahrscheinlich in einem Doppelstern entstanden ist?“

Astronomen untersuchen auch andere Arten von Sternen, die Kohlenstoff produzieren können, wie zum Beispiel rote Riesen oder Explosionen von Weißen Zwergen. Bisher scheint es jedoch so zu sein, dass massereiche Sterne, und nach dieser neuen Studie insbesondere Doppelsterne, den größten Teil des kosmischen Kohlenstoffs produzieren.

„Unsere Ergebnisse sind ein kleiner, aber wichtiger Schritt zum besseren Verständnis der Rolle massereicher Sterne bei der Erzeugung der Elemente, aus denen wir selbst bestehen“, erklärt Robert Farmer. „Bislang haben wir nur eine Art von Wechselwirkung in Doppelsternsystemen untersucht. Es gibt viele andere mögliche Lebenswege für einen Stern, der in der Nähe eines Begleiters geboren wird – und viele andere Elemente, die es zu erforschen gilt.“ Die in dieser Studie vorgestellten Ergebnisse sind also nur der Anfang einer systematischen Untersuchung der Auswirkungen, die ein naher Begleiter auf die chemische Ausbeute massereicher Sterne hat.

Originalveröffentlichung:
R. Farmer, E. Laplace, S. E. de Mink, S Justham
The cosmic carbon footprint of massive stars stripped in binary systems

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Sternentwicklung

Der Beitrag Zu zweit besser als allein: kosmischer Ursprung von Kohlenstoff erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: TU Darmstadt.

Europium ist der Schlüssel zum Verständnis der Entstehung der schweren Elemente durch den schnellen Neutroneneinfangprozess, den sogenannten r-Prozess. Dieser ist entscheidend sowohl für die Bildung der Hälfte der Elemente, die schwerer sind als Eisen, als auch für das gesamte Vorkommen an Thorium und Uran im Universum. Die EUROPIUM-Gruppe hat theoretische astrophysikalische Simulationen mit Beobachtungen der ältesten Sterne in unserer Galaxie und in Zwerggalaxien kombiniert. Letztere sind kleine, von dunkler Materie dominierte Galaxien, die um unsere Galaxie kreisen. Zwerggalaxien sind exzellente Testobjekte für die Untersuchung des r-Prozesses, da einige der ältesten, also seit 10 bis 13 Milliarden Jahren existierenden metallarmen Sterne eine Überhäufigkeit von r-Prozess-Elementen aufgewiesen haben. Studien haben sogar postuliert, dass nur ein einziges neutronenreiches Ereignis für diese Anreicherung in den kleinsten Zwerggalaxien verantwortlich sein könnte.

Mit ihrer neuen Entdeckung ist es den Forschenden in Darmstadt und Heidelberg gelungen, den höchsten jemals beobachteten Europium-Gehalt zu bestimmen – und sie haben einen neuen Namen für diese Sterne geprägt: „Europium-Sterne“. Diese Sterne gehören zur Zwerggalaxie Fornax – einer sphäroidischen Zwerggalaxie mit einem hohen Sterngehalt. In ihrer Publikation berichtet die Gruppe auch über die erste Beobachtung von Lutetium in einer Zwerggalaxie überhaupt und der größten Stichprobe von beobachtetem Zirconium.

Die „Europium-Sterne“ in Fornax wurden kurz nach einer explosiven Produktion schwerer Elemente geboren. Aufgrund der hohen stellaren Metallhäufigkeit muss das extreme r-Prozess-Ereignis erst vor vier bis fünf Milliarden Jahren stattgefunden haben. Dies ist ein sehr seltener Fund, da die meisten Europium-reichen Sterne viel älter sind. Daher geben die Europium-Sterne Einblicke in den Ursprung der Elemente im Universum zu einem sehr spezifischen und späten Zeitpunkt.

Schwere Elemente entstehen durch den r-Prozess bei der Verschmelzung zweier Neutronensterne oder beim explosiven Ende massereicher Sterne mit starken Magnetfeldern. Die EUROPIUM-Gruppe hat diese beiden hochenergetischen Ereignisse analysiert und detaillierte Studien zur Elementproduktion in diesen Umgebungen durchgeführt. Aufgrund der immer noch großen Unsicherheiten in den kernphysikalischen Angaben ist es jedoch nicht möglich, die schweren Elemente in den „Europium-Sternen“ eindeutig einer dieser astrophysikalischen Umgebungen zuzuordnen. Zukünftige Experimente im neuen Beschleunigerzentrum FAIR am GSI-Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt werden diese Unsicherheiten deutlich reduzieren.

Darüber hinaus wird das neue hessische Clusterprojekt ELEMENTS, bei dem Professorin Arcones als leitende Forscherin fungiert, in einzigartiger Weise Simulationen von Neutronensternverschmelzungen, Nukleosynthese-Berechnungen mit den neuesten experimentellen Informationen und Beobachtungen kombinieren, um die seit langem bestehende Frage zu untersuchen: Wo und wie werden schwere Elemente im Universum produziert?

Publikation:
M. Reichert, C. J. Hansen, and A. Arcones: Extreme r-process Enhanced Stars at High Metallicity in Fornax. In: The Astrophysical Journal, Volume 912, Number 2.

Verwandte Meldungen bei Raumfahrer.net:

• Hinweise auf Bedingungen von Sternexplosionen (1. März 2021)
• Die Alchemie von verschmelzenden Neutronensternen (24. Oktober 2019)
• ESO: Strontium im All nachgewiesen (23. Oktober 2019)

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Sternentwicklung

Der Beitrag Europium-Sterne in der Zwerggalaxie Fornax erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA).

Zum 1. Januar 2021 tritt Selma E. de Mink ihre neue Direktorenstelle am Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA) an. Sie leitet ab diesem Jahr die Abteilung für stellare Astrophysik am Institut und verstärkt damit die Erforschung der Sterne: Leben, Tod und was danach kommt. De Mink ist gebürtige Niederländerin und in ihrem Heimatland weiterhin mit der Universität von Amsterdam verbunden. Sie kommt damit zurück nach Europa, nachdem sie in den USA eine Professur an der Harvard University innehatte.

Sterne sind das Hauptforschungsinteresse von Selma de Mink. In diesen nuklearen Fabriken werden alle schweren Elemente produziert, aus denen wir bestehen, von Kohlenstoff und Sauerstoff bis hin zu viel schwereren Elementen wie Eisen. Sterne führen ein aufregendes Leben; sie interagieren mit ihrer Umgebung nicht nur durch Strahlung, sondern auch durch Winde und beenden ihr Leben oft in spektakulären Explosionen.

Eine Spezialität von Selma E. de Mink: Doppelsterne, also Sterne, die nicht allein sind, sondern sich in einem gebundenen System befinden. Im vergangenen Jahrzehnt wurde den Astrophysikern klar, dass alle massereichen Sterne Doppelsternsysteme bilden, was zu einem enormen Interessenschub führte. Dies wurde durch die ersten Entdeckungen verschmelzender Schwarzer Löcher durch Gravitationswellen noch verstärkt, wobei massereiche Doppelsterne die wahrscheinlichsten Quellen dieser neuen Art von Wellen sind.

Je nach ihrer Masse beenden Sterne ihr Leben in mehr oder weniger energiereichen Explosionen und hinterlassen einen kompakten Überrest. Während unsere Sonne als Weißer Zwerg endet, bilden massereichere Sterne Neutronensterne oder sogar Schwarze Löcher – und im Fall von massereichen Doppelsternen auch ein doppeltes Schwarzes-Loch-System. Obwohl dieses Ergebnis sehr selten ist und es noch seltener ist, ein doppeltes Schwarzes-Loch-System bei der Verschmelzung zu erwischen, sind Astrophysiker begeistert von dem neuen Fenster, das die Gravitationswellenastronomie in das Universum geöffnet hat.

Gravitationswellen sind zwar viel schwieriger nachzuweisen als elektromagnetische Strahlung, aber sie werden nicht durch Staub behindert – sie durchdringen alles. Mit neuen Gravitationswellendetektoren, die derzeit geplant und entwickelt werden, könnten wir in der Lage sein, Ereignisse, die diese Wellen aussenden, über die gesamte Geschichte des Universums hinweg zu „hören“. Um genaue Vorhersagen darüber treffen zu können, was sie nachweisen können, müssen Astrophysiker die Physik hinter der Entstehung von Doppelsternsystemen verstehen – und dafür müssen sie auch alle anderen Endergebnisse verstehen. Und um das Ergebnis zu verstehen, muss man zuerst die Entwicklung nachvollziehen, die zu diesem Ende geführt hat.

Deshalb haben die Evolutionswege von Sternen, insbesondere die, die zur Emission von Gravitationswellen führen, für Selma de Mink in ihrer Forschung am MPA eine hohe Priorität. Mit ihrer Gruppe – für die sie derzeit Mitarbeiter sucht – wird sie Computersimulationen und Beobachtungen aus Himmelsdurchmusterungen nutzen, um die Details von Sternen in der Blütezeit ihres Lebens zu untersuchen. Beobachtungen von Veränderlichen, wie z.B. massive Datenmengen von automatischen Durchmusterungen, werden Informationen über den Tod von Sternen liefern. Daraus wird ihre Gruppe dann Vorhersagen über das „Leben nach dem Tod“ der Sterne treffen können.

Selma de Mink studierte Physik und Mathematik an der Universität Utrecht und schloss dort 2010 ihre Promotion mit einer Arbeit über „Stellar evolution at low metallicity“ ab. Ihre Postdoc-Positionen führten sie an die Universität Bonn, das Space Telescope Science Institute in Baltimore und das California Institute for Technology & Carnegie Observatories, Pasadena, bevor sie 2014 Professorin an der Universität Amsterdam und 2019 an der Harvard University wurde.

Ihre Arbeit wurde mit vielen Preisen und Auszeichnungen gewürdigt, darunter das Hubble- und das Einstein-Stipendium der NASA in den Jahren 2010 und 2013, ein ERC-Starting Grant im Jahr 2016 und der MERAC-Preis in Theoretischer Astrophysik 2017 der Europäischen Astronomischen Gesellschaft. Im Jahr 2019 wurde sie zum Mitglied der Young Scientific Academy in den Niederlanden gewählt. Sie hat mehr als 100 referierte Arbeiten veröffentlicht, die über 8000 Mal zitiert wurden.

Die Verbindung von Theorie und Beobachtungen ist von zentraler Bedeutung für Selma de Mink und Garching ist hierfür gut geeignet. Hier befindet sich eines der größten Zentren für Astronomie in Europa, das Experimentatoren, Theoretiker und viele Experten mit unterschiedlichem Hintergrund an einem Ort zusammenbringt. Sterne beziehen sich auf so viele Aspekte in der Astronomie und Physik, dass de Mink stark auf Interaktionen mit den anderen Gruppen und Abteilungen baut, die auf dem Campus konzentriert sind. Sie genießt es, Gruppen mit kritischer Masse zu bilden und freut sich auf viele anregende Diskussionen über die Rolle von Sternen in der kosmischen Geschichte.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Sternentwicklung

Der Beitrag Im Blickpunkt: Sterne erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA).

Die reiche Phänomenologie des führenden Dunkle-Materie-Kandidaten könnte bei der Beantwortung der großen Frage helfen: Was ist Dunkle Materie wirklich?

Die Natur der Dunklen Materie ist eines der größten Rätsel der Physik. Dieser unsichtbare Bestandteil des Universums ist verantwortlich für die großen Strukturen, die wir im Universum beobachten. Die Existenz Dunkler Materie wurde durch Beobachtungen auf verschiedenen Skalen nachgewiesen, von Galaxien über Galaxienhaufen bis hin zur großräumigen Struktur unseres Universums. Aus verschiedenen astrophysikalischen Messungen kann man ihre Eigenschaften ableiten: Um Strukturen bilden zu können, muss sie zusammenklumpen, sie wechselwirkt nicht (oder nur sehr schwach) mit sichtbarer Materie und sie dominiert den Materiegehalt des Universums, da sie etwa 85% der gesamten Materie ausmacht. Im Standardmodell der Kosmologie wird sie dann als „kalte Dunkle Materie“ (CDM) bezeichnet.

Bisher wurde die Dunkle Materie (DM) nur durch ihre gravitative Wechselwirkung mit der sichtbaren Materie im Universum erforscht. Es gibt keinen direkten oder indirekten Beweis für ein Teilchen, das die Dunkle Materie sein könnte. Das Rätsel ihrer Natur ist daher eine der wichtigsten Fragen der modernen Physik. Zur Erklärung der Natur der Dunklen Materie wurde eine Vielzahl von Modellen erdacht, die von neuen Elementarteilchen bis hin zu großen astrophysikalischen Objekten wie Schwarzen Löchern reichen (siehe Abb. 1). In den letzten Jahren hat sich eine neue und attraktive Klasse von alternativen Modellen der Dunklen Materie als führender Kandidat herauskristallisiert, die ULDM-Modelle (Ultra Light Dark Matter). Diese Klasse besteht aus den leichtesten Teilchen, die die Beobachtungen der Dunklen Materie erklären könnten, mit Massen, die um viele Größenordnungen leichter sind als die Masse des Elektrons.

Solche leichten Teilchen zeigen ein sehr interessantes Verhalten: Sie verhalten sich wie eine Welle, deren charakteristische Wellenlänge umgekehrt proportional zur ULDM-Masse ist. Das bedeutet, dass in dem Massenbereich, in dem ULDM als Dunkle Materie in Frage kommt, diese charakteristische Länge ähnlich der Größe von Galaxien ist. Innerhalb von Galaxien manifestiert sich damit die Wellennatur dieses DM-Kandidaten; die Galaxie ist „unscharf“ und weist eine Dynamik auf, die von der Standard-CDM abweicht. Am Rande und außerhalb von Galaxien, also bei größeren Entfernungen, kann ULDM aber effektiv als Teilchen behandelt werden, so dass die Beobachtungserfolge der CDM bestehen bleiben.

Die Wellennatur der ULDM auf kleinen Skalen kann zu vielen Auswirkungen auf Beobachtungen führen. Auf galaktischen Skalen interferieren und überlagern sich die ULDM-Wellen und bilden eine kollektive makroskopische Welle innerhalb der Galaxie. Der von der ULDM ausgeübte Druck verhindert in diesem Regime, dass die Dunkle Materie im Inneren von Galaxien klumpt. Stattdessen bildet sie einen Kern (Abb. 2). Diese weniger dichten Galaxien mit Kern werden in der Tat durch Beobachtungen bevorzugt. Der Druck auf kleinen Skalen wirkt sich auch auf die Strukturbildung in unserem Universum aus, da er der Verklumpung entgegenwirkt und die Bildung von Strukturen auf diesen Skalen unterdrückt. Dies führt zu einem Universum, in dem keine kleinen DM-Halos vorhanden sind – ein deutlicher Unterschied zu dem, was von CDM erwartet wird.

Die Wellennatur der ULDM-Modelle könnte auch zu interessanten wellenartigen Phänomenen wie Interferenzen führen. Dieses Muster hat sich bereits in Simulationen gezeigt und würde, wenn man es tatsächlich messen könnte, einen schlagenden Beweis für die ULDM-Modelle darstellen. Im Inneren von Galaxien, wo diese Überlagerung der ULDM-Wellen stattfindet, bildet die ULDM ein Bose-Einstein-Kondensat (BEC) oder Superfluid. Dies sind einige der erstaunlichsten Phänomene der Quantenmechanik, bereits gut bekannt und im Labor untersucht. Ein Bose-Einstein-Kondensat bildet sich, wenn sich ein Gas aus leichten Teilchen im thermischen Gleichgewicht befindet und auf Temperaturen abkühlt, bei denen alle Teilchen die niedrigste mögliche Energie haben. In diesem Regime verhalten sich die Wellen dann nicht wie einzelne Wellen, sondern überlappen und erzeugen eine einzige makroskopische Welle, die das System nun beschreibt – die Teilchen verhalten sich als Kollektiv. Und genau das passiert mit ULDM im Inneren von Galaxien.

Das Vorhandensein dieses in Galaxien gebildeten Kondensatkerns ist eine Vorhersage dieser Klasse von Modellen. Die ULDM kann in drei Klassen eingeteilt werden, je nach den Eigenschaften der Kerne und der Strukturen, die sie im Inneren von Galaxien bilden, sowie den daraus resultierenden Folgerungen für Beobachtungen. Das einfachste dieser Modelle ist die „unscharfe“ Dunkle Materie (Fuzzy Dark Matter) mit einem sehr leichten ULDM-Teilchen, das nur durch die Schwerkraft beeinflusst wird. Zu dieser Klasse von Modellen gehört das berühmte Axion, ein neues Elementarteilchen, das zur Lösung anderer Probleme in der Teilchenphysik postuliert wird, sich aber auch wie Dunkle Materie verhalten kann. Die zweite Klasse ist die selbstwechselwirkende Fuzzy-Dark-Matter, mit einem gewissen Grad an Wechselwirkung zwischen den ULDM-Teilchen. Die dritte Klasse ist die suprafluide Dunkle Materie, ein Modell, bei dem die ULDM im Inneren von Galaxien zu einem Suprafluid kondensiert. Diese Modellklasse weist auf kleinen Skalen eine ganz andere Dynamik auf und reproduziert das empirische Verhalten modifizierter Gravitationstheorien, die für sich in Anspruch nehmen genauer zu erklären, wie Galaxien rotieren, als die klassischen Gesetze nach Newton. Jedes dieser Modelle weist unterschiedliche Eigenschaften auf und führt zu unterschiedlichen Beobachtungseffekten, die durch aktuelle und zukünftige kosmologische und astrophysikalische Messungen untersucht werden können.

Die am meisten getestete und bekannteste Klasse von Modellen ist das Fuzzy-Dark-Matter-Modell. Nutzt man die Effekte, die dieses Modell auf die Dynamik und Struktur von Galaxien und anderen astrophysikalische Beobachtungsobjekten hat, so konnte in den letzten Jahren eine Vielzahl von klein- und groß-skaligen Beobachtungen der Masse dieser Klasse von Dunklen-Materie-Teilchen strenge Grenzen setzen (Abb. 3). Während die bevorzugte Masse für die Fuzzy-Dark-Matter durch die derzeitigen Beobachtungen nahezu ausgeschlossen ist, könnte dieses Teilchen immer noch schwerer sein als zunächst angenommen. Dies würde einen Kandidaten für Dunkle Materie ergeben, der sich eher wie CDM verhält. Diese Grenzen müssen noch bestätigt werden, aber die Analyse lässt bereits erahnen, dass aufregende Zeiten vor uns liegen: wenn Effekte auf so kleinen Skalen untersucht werden können, dass damit Fragen über die Natur der Dunklen Materie beantwortet werden können. Darüber hinaus sind die anderen Klassen der ULDM-Modelle nahezu uneingeschränkt. Dies bietet weitere Möglichkeiten, die Eignung dieser Modelle zur Beschreibung der Dunklen Materie zu erforschen.

Originalveröffentlichung
Elisa G.M. Ferreira: Ultra-Light Dark Matter
Invited review to The Astronomy and Astrophysics Review.
https://arxiv.org/abs/2005.03254

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Dunkle Materie

Der Beitrag Dunkle Materie, leicht unscharf: Fuzzy Dark Matter erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA).

In der Kosmologie geht man davon aus, dass sich die physikalischen Gesetze, die im Universum herrschen, bei einer Spiegelung nicht ändern: Die Gesetze des Elektromagnetismus beispielsweise bleiben unverändert, egal ob im ursprünglichen System betrachtet oder in einem System, in dem alle räumlichen Koordinaten gespiegelt wurden. Ist diese Symmetrie, auch “Parität” genannt, verletzt, könnte es uns viel über die Beschaffenheit der geheimnisvollen Dunklen Materie und Dunklen Energie verraten, die 25 bzw. 70 Prozent des Energiegehalts des heutigen Universums ausmachen. Obwohl beide Bestandteile “dunkel” sind, d.h. sie sind nicht direkt sichtbar, haben sie eine gegenteilige Wirkung auf die Entwicklung des Universums: Dunkle Materie wirkt anziehend, wohingegen Dunkle Energie zur einer immer schnelleren Ausdehnung des Universums führt.

Nun berichtet eine neue Studie von Wissenschaftlern des “Institute of Particle and Nuclear Studies” (IPNS) der japanischen KEK-Forschungsorganisation, des “Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe” (Kavli IPMU) der Universität Tokio und des Max-Planck-Instituts für Astrophysik (MPA) über einen Hinweis auf neue Physik, die die Parität verletzt — mit einem Konfidenzniveau von 99,2 Prozent. Die am 23. November 2020 im Journal Physical Review Letters veröffentlichten Ergebnisse wurden von den Herausgebern als wichtig, interessant und gut geschrieben beurteilt und damit als “Editors’ Suggestion” ausgewählt.

Den Hinweis auf eine Verletzung der Paritätssymmetrie fanden die Wissenschaftler im kosmischen Mikrowellenhintergrund, einem Licht, das kurz nach dem Urknall ausgesandt wurde. Der Schlüssel liegt dabei in der sogenannten Polarisation. Licht besteht aus elektromagnetischen Wellen, die in verschiedene Richtungen oszillieren. Haben alle Wellen dieselbe Schwingrichtung, spricht man von polarisiertem Licht. Solche Polarisation entsteht, wenn Licht gestreut wird. Sonnenlicht beispielsweise besteht aus Wellen mit allen möglichen Polarisationsrichtungen und ist somit unpolarisiert, wohingegen das Licht eines Regenbogens polarisiert ist, da hierbei Sonnenlicht an Wassertropfen in der Atmosphäre gestreut wird. Ganz ähnlich wurde das Licht des kosmischen Mikrowellenhintergrunds polarisiert als es 400.000 Jahre nach dem Urknall an Elektronen streute. Wenn dieses Licht, das seit 13,8 Milliarden Jahren durch das Universum unterwegs ist, nun mit Dunkler Materie oder Dunkler Energie interagiert, könnte das zu einer Drehung der Polarisationsebene um einen Winkel β führen (s. Abbildung).

“Wenn Dunkle Materie oder Dunkle Energie mit dem Licht des kosmischen Mikrowellenhintergrunds auf eine Art interagiert, die die Paritätssymmetrie verletzt, dann können wir diese Signatur in den Polarisationsdaten finden”, betont Yuto Manami, ein Postdoc am IPNS, KEK.

Um den Rotationswinkel β zu messen, benötigten die Wissenschaftler einen polarisationssensitiven Detektor, wie den an Bord des Planck-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation ESA. Zusätzlich mussten sie genau bestimmen, wie dieser Detektor relativ zum Himmel orientiert ist. Ist diese Information nicht mit ausreichender Genauigkeit bekannt, würde die gemessene Polarisationsebene künstlich rotiert erscheinen und damit ein falsches Signal generieren. Ungenaue Kenntnis dieses vom Detektor selbst erzeugten künstlichen Rotationswinkels schränkte deshalb frühere Messungen des Polarisationswinkels β stark ein.

“Wir haben eine neue Methode entwickelt, um diese künstliche Rotation zu bestimmen, indem wir polarisiertes Licht vom Staub aus unserer Milchstraße nutzen,” erklärt Minami. “Mit dieser Methode konnten wir eine Messgenauigkeit erzielen, die doppelt so gut ist wie bei früheren Arbeiten, und waren endlich in der Lage β zu messen.” Die Strecke, die das vom Staub emittierte Licht in der Milchstraße zurücklegt, ist viel kürzer als die des kosmischen Mikrowellenhintergrunds. Die Strahlung des Staubs wird deshalb nicht von Dunkler Materie oder Dunkler Energie beeinflusst, sondern nur das Licht des kosmischen Mikrowellenhintergrunds wird um den Winkel β gedreht, wohingegen beide der künstlichen Rotation ausgesetzt sind. Aus der Differenz zwischen den gemessenen Polarisationswinkeln von beiden Quellen kann β bestimmt werden.

Das Forscherteam benutzte diese Methode um β mit den Polarisationsdaten des Planck-Satelliten zu messen. Sie fanden damit einen Hinweis auf die Verletzung der Paritätssymmetrie mit einem Konfidenzniveau von 99,2 Prozent. Von der Entdeckung neuer Physik spricht man allerdings erst ab einem viel höheren Konfidenzniveau, nämlich 99,99995 Prozent. Eiichiro Komatsu, Direktor am MPA und leitender Wissenschaftler beim Kavli IPMU und beim Exzellenzcluster ORIGINS, macht deutlich: “Es ist klar, dass wir noch keinen endgültigen Nachweis für neue Physik gefunden haben; wir brauchen eine höhere statistische Signifikanz, um das Signal zu bestätigen. Aber es ist toll, dass wir mit unserer neuen Methode diese “unmögliche” Messung durchführen konnten, die tatsächlich auf neue Physik hinweist.”

Um die Messung zu bestätigen, kann die neue Methode auf Daten von weiteren existierenden — und zukünftigen — Experimenten angewendet werden, die die Polarisation des kosmischen Mikrowellenhintergrunds messen, wie das “Simons Array” und “LiteBIRD”, an denen sowohl KEK als auch Kavli IPMU beteiligt sind.

Originalveröffentlichung
Yuto Minami, Eiichiro Komatsu
New extraction of the cosmic birefringence from the Planck 2018 polarization data
Physical Review Letters, 23 November 2020
Quelle

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Neuer Blick aufs Universum mit Herschel/Planck

Der Beitrag Polarisierte Strahlung gibt Hinweis auf neue Physik erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: MPA.

Ein Großteil der Materie im Universum ist dunkel und nicht direkt beobachtbar. Ein internationales Forscherteam hat nun in der Zeitschrift Nature Simulationen veröffentlicht, bei denen sie mit Hilfe von Supercomputern in China und Europa in eine typische Region eines virtuellen Universums hineinzoomen. Dieser Zoom umfasst eine noch nie dagewesene Detailschärfe, vergleichbar mit einer Vergrößerung, um einen Floh auf der Oberfläche des Vollmondes zu erkennen. Dadurch konnte das Team detaillierte Bilder von Hunderten virtueller Halos aus dunkler Materie erstellen, von den allergrößten bis zu den allerkleinsten, die man in unserem Universum finden dürfte.

Dunkle Materie spielt eine wichtige Rolle in der kosmischen Entwicklung. Galaxien sind gewachsen, als sich Gas abkühlte und im Zentrum riesiger Klumpen dunkler Materie, sogenannten Halos aus dunkler Materie, kondensierte. Im Laufe der kosmischen Entwicklung entkoppelten die Halos von der Hintergrundexpansion des Universums infolge der Anziehungskraft ihrer eigenen dunklen Materie. Astronomen können aus den Eigenschaften der Galaxien und ihrem Gas auf die Struktur großer Halos aus dunkler Materie schließen, aber sie haben keine Informationen über Halos, die zu klein sind, um eine Galaxie zu enthalten.

Die größten Halos aus dunkler Materie im heutigen Universum enthalten riesige Galaxienhaufen, Ansammlungen von Hunderten von hellen Galaxien. Ihre Eigenschaften sind gut untersucht, und sie wiegen über eine Billiarde (10¹⁵) Mal so viel wie unsere Sonne. Andererseits sind die Massen der kleinsten Halos aus dunkler Materie unbekannt. Die Theorie der dunklen Materie, die dem neuen Supercomputer-Zoom zugrunde liegt, lässt vermuten, dass sie eine Masse ähnlich der Erdmasse haben könnten. Solch kleine Halos wären extrem zahlreich und würden einen beträchtlichen Anteil der gesamten dunklen Materie im Universum enthalten, allerdings würden sie während der gesamten kosmischen Geschichte dunkel bleiben, weil Sterne und Galaxien nur in Halos wachsen, die mindestens eine Million Mal massereicher sind als die Sonne.

Das Forschungsteam mit Sitz in China, Deutschland, Großbritannien und den USA hat fünf Jahre lang seinen kosmischen Zoom entwickelt, getestet und durchgeführt. Damit konnten sie die Struktur der Halos aus dunkler Materie mit allen Massen zwischen der Erde und einem großen Galaxienhaufen untersuchen. In Zahlen: Der Zoom deckt einen Massenbereich von 10³⁰ ab (d.h. eine 1 gefolgt von 30 Nullen), was der Anzahl der Kilogramm in der Sonne entspricht.

Überraschenderweise stellten die Astrophysiker fest, dass alle Halos sehr ähnliche innere Strukturen aufweisen: Sie sind im Zentrum sehr dicht, werden nach außen hin zunehmend diffuser und in ihren äußeren Regionen gibt es kleinere Klumpen, die um die Halos kreisen. Ohne einen Maßstab ist es fast unmöglich, das Bild eines Dunkle-Materie-Halos einer massereichen Galaxie von einem Halo mit weniger als einer Sonnenmasse zu unterscheiden. „Unsere Ergebnisse haben uns wirklich überrascht“, sagt Simon White vom MPI für Astrophysik. „Jeder dachte, dass die kleinsten Klumpen dunkler Materie ganz anders aussehen würden als die großen, die wir schon viel besser kennen. Aber als wir nun endlich in der Lage waren, ihre Eigenschaften zu berechnen, sahen sie genau gleich aus.“

Das Ergebnis hat auch eine potenzielle praktische Anwendung. Teilchen aus dunkler Materie könnten nahe den Zentren von Halos kollidieren und sich – einigen Theorien zufolge – gegenseitig vernichten, wobei energiereiche (Gamma-)Strahlung ausgesendet wird. Die neue Zoom-Simulation erlaubt es den Wissenschaftlern zu berechnen, wie stark die zu erwartende Strahlung für Halos unterschiedlicher Masse sein würde. Ein Großteil dieser Strahlung könnte von Halos aus dunkler Materie stammen, die zu klein sind, um Sterne zu enthalten. Zukünftige Gammastrahlen-Observatorien könnten in der Lage sein, diese Emission nachzuweisen und die kleinen Objekte einzeln oder in der Summe „sichtbar“ zu machen. Dies würde die vermutete Natur der dunklen Materie bestätigen, die vielleicht doch nicht ganz dunkel ist!

Originalveröffentlichung
J. Wang, S. Bose, C. S. Frenk, L. Gao, A. Jenkins, V. Springel, S. D. M. White
Universal structure of dark matter haloes over a mass range of 20 orders of magnitude
Nature, 2 September 2020.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Dunkle Materie

Der Beitrag MPA: Zoom auf Dunkle Materie erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: MPA.

Computersimulationen in der Kosmologie beginnen mit der traditionellen Quelle astronomischer Daten: Beobachtungen des Universums. Dann, durch eine Kombination von Theorie und bekannter Physik, die sich den Anfangsbedingungen annähern könnte, stellen die Simulationen die darauf folgenden Prozesse nach, die zu der gegenwärtigen Struktur geführt hätten. Durch einen Vergleich der Eigenschaften des simulierten Universums und der Galaxien mit Beobachtungen kann die Gültigkeit des zugrunde liegenden kosmologischen Modells getestet werden.

Mit diesem Werkzeug zeigten Hernquist und Springel, einzeln oder zusammen, dass Informationen aus dem kosmischen Mikrowellenhintergrund (die Reliktstrahlung des Urknalls) und Lichtspektren von Quasaren zuverlässige Prädiktoren für heutige galaktische Strukturen sind. Mit Hilfe von Computersimulationen haben sie auch Theorien über die kalte dunkle Materie (die unsichtbare Materie, die etwa vier Fünftel der Materie des Universums ausmacht) und die dunkle Energie (eine geheimnisvolle Kraft, die eine beschleunigte späte Expansion des Universums verursacht) getestet, sowie darüber hinaus untersucht, wie sie im Zusammenspiel mit gewöhnlichen Baryonen die heutigen sichtbaren Strukturen entstehen lassen.

Zusätzlich zu ihren eigenen Entdeckungen haben Hernquist und Springel anderen Forschern die Mittel zur Verfügung gestellt, um die Kosmologie zu transformieren. So betonten sie zum Beispiel die Notwendigkeit von Simulationen, die Rückkopplungen einbeziehen – den Teil von ausströmender Materie (z.B. Gas) und Energie, der in evolutionäre Prozesse zurückfließt. Im Jahr 2005 zeigten sie in Zusammenarbeit mit ihrer Mitarbeiterin Tiziana Di Matteo, dass die Rückkopplung von Schwarzen Löchern die Wachstumsbeziehung zwischen supermassiven Schwarzen Löchern und ihren Wirtsgalaxien bestimmt.

Dank ihres Beispiels ist die Rückkopplung heute ein Standardbestandteil kosmologischer Simulationen auf praktisch jeder Skala, von der Sternentwicklung, protoplanetaren Scheiben, supermassereichen Schwarzen Löchern, der Gasphysik in Galaxien und Galaxienverschmelzungen bis hin zur Physik der dunklen Materie, die die Verteilung von Superhaufen von Galaxien in netzartigen Strukturen bestimmt.

Hernquist und Springel haben auch mehrere Codes geschrieben, die für Kosmologen heute unverzichtbar geworden sind. Hernquist (zusammen mit Neal Katz) schuf TreeSPH, mit dessen Hilfe Hernquist und später auch andere Forscher großräumige Strukturen untersuchen konnten. Springel schrieb zwei Codes, die heute die kosmologische Forschung dominieren. Im Jahr 2001 stellte er (zusammen mit Naoki Yoshida und Simon White) GADGET vor, das er bei der Erstellung der Millennium-Simulation verwendete, der ersten reinen Simulation mit dunkler Materie, die ein repräsentatives Volumen des Universums umfasste. Die daraus resultierende Bilderserie lieferte eine aufschlussreiche und überzeugende Darstellung der Strukturen, die dazu beitrug, die Idee eines „kosmischen Netzes“ zu popularisieren. Springel leitete auch die Entwicklung von AREPO, einem Simulationsprogramm für bewegliche Gitter, das er und Hernquist (und ein Team von Mitarbeitern) anschließend bei der Erstellung von Illustris verwendeten, einer Simulation der Entstehung der Galaxienverteilung in einem weiten Bereich des Universums im Jahr 2014.

Die Probleme der kosmischen Strukturbildung und der Entstehung und Entwicklung von Galaxien sind äußerst komplex, so dass numerische Simulationen derzeit die einzige praktische Möglichkeit sind, ein vollständiges theoretisches Modell zu erstellen. Der bemerkenswerte Erfolg zeitgenössischer Modelle wie Illustris, die die Eigenschaften des Universums von seinen größten Strukturen bis hin zu einzelnen Galaxien über nahezu die gesamte Geschichte der kosmischen Zeit hinweg reproduzieren können, ist das Ergebnis einer triumphalen Verbindung zwischen modernsten Berechnungen und tiefen astrophysikalischen Erkenntnissen. Der diesjährige Gruber-Kosmologiepreis würdigt die führende Rolle, die Lars Hernquist und Volker Springel bei diesem Durchbruch gespielt haben. Die beiden Preisträger teilen sich die mit 500.000 Dollar dotierte Auszeichnung und erhalten bei einer Zeremonie, die noch in diesem Jahr stattfinden wird, jeweils eine goldene Anstecknadel.

Hernquist war ein Pionier auf dem Gebiet der kosmologischen Simulationen, als er Ende der 1980er Jahre in das noch junge Feld eintrat, und ist seither zu einer der einflussreichsten Persönlichkeiten auf diesem Gebiet geworden. Springel, der 1998 in das Feld eintrat und Anfang der 2000er Jahre erstmals eine Zusammenarbeit mit Hernquist einging, hat mehrere der in der kosmologischen Forschung am weitesten verbreiteten Codes geschrieben und angewendet. Zusammen bilden Hernquist und Springel, in den Worten eines Gruber-Preis-Nominierten, „eine der produktivsten Kooperationen in der Kosmologie überhaupt“.

Zusätzliche Informationen
Der Kosmologiepreis ehrt einen führenden Kosmologen, Astronomen, Astrophysiker oder wissenschaftlichen Philosophen für theoretische, analytische, konzeptuelle oder beobachtende Entdeckungen, die zu grundlegenden Fortschritten in unserem Verständnis des Universums führen. Das internationale Gruber-Preisprogramm ehrt Persönlichkeiten aus den Bereichen Kosmologie, Genetik und Neurowissenschaften, deren bahnbrechende Arbeiten neue Modelle liefern, die grundlegende Veränderungen in Wissen und Kultur inspirieren und ermöglichen. Die Auswahlbeiräte wählen Persönlichkeiten aus, deren Beiträge in ihrem jeweiligen Fachgebiet unser Wissen voranbringen und potenziell einen tiefgreifenden Einfluss auf unser Leben haben. Die Gruber-Stiftung wurde 1993 von dem verstorbenen Peter Gruber und seiner Frau Patricia Gruber gegründet. Die Stiftung begann ihr internationales Preisprogramm im Jahr 2000 mit dem erstmals vergebenen Kosmologiepreis.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Kosmologie

Der Beitrag Gruber-Kosmologiepreis 2020 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Astrophysik.

Mitglieder des H0LiCOW-Teams unter der Leitung von Sherry Suyu am Max-Planck-Institut für Astrophysik und der Technischen Universität München nutzten eine Reihe von Teleskopen und eine von bisherigen Methoden völlig unabhängige Technik, um die Ausdehnungsrate des Universums zu messen, die sogenannte Hubble-Konstante. Das Ergebnis der Forscher bestätigt eine bislang nicht erklärbare Diskrepanz zwischen Messungen der Expansionsrate aufgrund von Beobachtungen des lokalen Universums einerseits und aus der Hintergrundstrahlung im frühen Universum andererseits. Die neue Studie macht es damit wahrscheinlich, dass neue Theorien notwendig sein könnten, um diese Diskrepanz zu erklären.

Die Kenntnis des genauen Wertes der Ausdehnungsgeschwindigkeit des Universums ist wichtig für die Bestimmung von Alter, Größe und Schicksal des Kosmos. Dieses Rätsel zu entschlüsseln, ist derzeit eine der größten Herausforderungen der Astrophysik. Der jetzt veröffentliche, neueste Wert für die Hubble-Konstante stellt die bisher präziseste Messung mit Hilfe des Gravitationslinseneffekts dar, bei dem eine Vordergrundgalaxie durch ihre Schwerkraft wie eine riesige Vergrößerungslinse wirkt und das Licht von Hintergrundobjekten verstärkt und verzerrt.

Das Team von Astronomen, das die neue Messung der Hubble-Konstante durchgeführt hat, nennt sich H0LiCOW (H0 Lenses in COSMOGRAIL’s Wellspring). COSMOGRAIL ist die Abkürzung für Cosmological Monitoring of Gravitational Lenses, ein großes internationales Projekt, dessen Ziel die regelmäßige Beobachtung von Gravitationslinsen ist. „Wellspring“ bezieht sich auf das reichliche Angebot an Quasar-Linsen-Systemen. Für seine jüngsten Messungen nutzte das Team neue Daten des Weltraumteleskops Hubble sowie des 2,2m-Teleskops der ESO/MPG und dem ESO VLT in Chile, Weitfeldaufnahmen des Dark Energy Survey und hochauflösende Aufnahmen mit der Adaptiven Optik des Keck-Observatoriums.

Die H0LiCOW Ergebnisse und andere neuere Messungen deuten auf eine schnellere Expansion im lokalen Universum hin, als aufgrund der Beobachtungen des ESA-Planck-Satelliten erwartet wurde, die unseren Kosmos vor mehr als 13 Milliarden Jahren zeigen. Die Kluft zwischen den beiden Werten hat wichtige Auswirkungen auf das Verständnis der physikalischen Parameter, die unserem Universum zugrunde liegen. Neue physikalische Erkenntnisse sind möglicherweise erforderlich, um die Diskrepanz zu erklären.

„Wenn diese Ergebnisse nicht übereinstimmen, könnte das ein Hinweis darauf sein, dass wir noch nicht vollständig verstehen, wie sich Materie und Energie im Laufe der Zeit entwickelt haben, besonders in frühen Zeiten“, sagt H0LiCOW-Teamleiterin Sherry Suyu vom Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA) in Deutschland, der Technischen Universität München und dem Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics in Taipeh, Taiwan.

Die Forscher errechneten einen Wert für die Hubble-Konstante von 73 Kilometern pro Sekunde pro Megaparsec (mit 2,4% Unsicherheit). Die Messung des Teams liegt nahe an dem Wert von 74, den das SH0ES-Team (Supernova H0 for the Equation of State) berechnet hat. Das SH0ES-Ergebnis basiert auf der Messung der Entfernungen zu erdnahen und erdfernen Galaxien, wobei zuerst variable Sterne, die Cepheiden, und bei größeren Distanzen Supernovae als Messlatten zu den Galaxien verwendet werden. Die neue H0LiCOW-Studie kommt nun unabhängig von dieser traditionellen „Kosmischen Entfernungsleiter“-Technik zum nahezu gleichen Ergebnis. Die SH0ES- und H0LiCOW-Werte unterscheiden sich beide deutlich vom Ergebnis des Planck-Teams von 67, was die Spannung zwischen den Messungen der Hubble-Konstanten im heutigen Universum und dem auf Beobachtungen des frühen Universums basierenden Vorhersagewert verstärkt.

„Während unsere ersten Ergebnisse bereits auf solch einen hohen Wert der Hubble-Konstante hindeuteten, können wir nun sicher sein, dass es tatsächlich einen systematischen Unterschied zwischen den Werten in der Früh- und Spätphase des Universums gibt“, erklärt Suyu. Stefan Taubenberger, ein Mitglied des H0LiCOW-Teams am MPA ergänzt: „Unser H0LiCOW-Wert ist signifikant höher als der Planck-Wert (wissenschaftlich gesprochen: mit einer Signifikanz von mehr als 3 Sigma) und in Kombination mit der SH0ES-Messung wird die Signifikanz noch größer“.

Seit 2012 sammelt das H0LiCOW-Team Daten und verfügt inzwischen über Hubble-Aufnahmen und Zeitverzögerungsmessungen für 10 Quasare, deren Licht durch vorgelagerte Linsengalaxien gebrochen und mehrfach abgebildet wird. Das Team wird in Zusammenarbeit mit weiteren Forschern auch in Zukunft nach neuen Gravitationslinsen-Quasaren suchen und diese systematisch beobachten. Das Ziel des Teams ist es, 30 weitere Linsensysteme zu beobachten, um die Unsicherheit in der Messung der Hubble-Konstante auf 1% zu reduzieren.

Originalveröffentlichung:

K. C. Wong, S. H. Suyu, G. C.-F. Chen, et al.

H0LiCOW XIII. A 2.4% measurement of H₀ from lensed quasars: 5.3σ tension between early and late-Universe probes

accepted for publication by MNRAS

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Expansion des Universums

Der Beitrag Kosmische Linsen liefern unabhängige Messung für die Ausdehnung des Universums erschien zuerst auf Raumfahrer.net.