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LOKALE GRUPPE
Was zieht unsere kosmische Heimat an?
Redaktion / Pressemitteilung der Universität Bonn
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13. Januar 2014

Die Milchstraße ist Teil eines kleinen Galaxienhaufens und dieser bewegt sich mit einer erstaunlich hohen Geschwindigkeit durchs All. Bislang hatten Astronomen dafür eine gewaltige Ansammlung von Galaxien in rund 650 Millionen Lichtjahren Entfernung verantwortlich gemacht. Eine Studie zeigte jedoch jetzt, dass dieser Superhaufen allein nicht für die Bewegung verantwortlich sein kann.

M33

Der Dreiecksnebel (M33) gehört genau wie die Milchstraße zur Lokalen Gruppe. Das Bild wurde aus Daten der Teleskope GALEX und Spitzer zusammengestellt. Bild: NASA/JPL-Caltech

Unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße, bildet mit der Andromedagalaxie, dem Dreiecksnebel (M33) und einigen kleineren Galaxien die sogenannte "Lokale Gruppe". Sie ist praktisch unser "Heimatgalaxienhaufen" und bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von etwa zwei Millionen Kilometern pro Stunde durch das All. Warum allerdings unsere kosmische Heimat so schnell unterwegs ist, ist den Astronomen teilweise noch ein Rätsel.

"Der Grund für die rasante Fahrt und die Ursache für ihre Bewegungsrichtung sind bis heute nicht schlüssig erklärt", bestätigt Prof. Dr. Marek Kowalski vom Physikalischen Institut der Universität Bonn. Der Wissenschaftler gehört zu einem internationalen Forscherteam, das auf Grundlage neuer Beobachtungen versucht hat, das Bewegungsprofil der Lokalen Gruppe zu erklären.

Im Rahmen des Supernova-Factory-Projekts werteten die Astronomen mehr als 100 Beobachtungen bestimmter Supernova-Explosionen aus, die mithilfe des 2,2-Meter-Teleskops der Universität Hawaii auf dem Gipfel des Vulkans Mauna Kea gemacht wurden. Das Interesse der Forscher galt dabei Supernovae vom Typ Ia.

Dabei handelt es sich um die Explosionen von Weißen Zwergsternen, deren Helligkeit man zu kennen glaubt. Deswegen eignen sie sich gut als Entfernungsindikatoren für weit entfernte Galaxien. Auch die Dunkle Energie, deren Entdeckung 2011 mit dem Physik-Nobelpreis ausgezeichnet wurde, gelang mithilfe dieser Supernova-Explosionen. Mit Saul Perlmutter ist auch einer der damaligen Preisträger an dem aktuellen Projekt beteiligt. 

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"Anhand ihrer Helligkeit können wir feststellen, wie weit entfernt die Supernovae sind und mit welcher Geschwindigkeit sie sich im Weltraum bewegen", erklärt Kowalski. Wie bei einer Zwiebel teilten die Forscher den Weltraum um die Erde dazu in einzelne kugelförmige Schalen auf und bestimmten anhand der sich darin befindenden Supernovae die Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung dieser Teilräume.

"Unsere Hypothese war, dass für die Bewegung der Lokalen Gruppe die Anziehungskraft einer gigantische Masse die Ursache ist", erläutert Ulrich Feindt, der gerade seine Doktorarbeit bei Kowalski schreibt. In der Vorzugsrichtung der durch das Universum rasenden Lokalen Gruppe befindet sich nämlich der Shapley-Superhaufen (SCI 124), die größte Ansammlung von Galaxien in unserem lokalen Universum. Er ist rund 650 Millionen Lichtjahre entfernt.

"Unsere Berechnungen ergaben jedoch, dass die Gravitation des Shapley-Superhaufens nicht ausreicht, um das Geschwindigkeitsprofil der Lokalen Gruppe zu erklären", so Kowalski. "Wir müssten eine zweite, noch einmal annähernd gleichgroße Masse hinzufügen, um auf die erforderliche Anziehungskraft zu kommen."

Die Wissenschaftler vermuten, dass es sich bei dieser rätselhaften gigantischen Masse um eine lockere Ansammlung verschiedener Galaxien handeln könnte, der sogenannten Sloan Great Wall. Die Gravitation dieser Agglomeration und des Shapley-Superhaufens zusammen könnten, so die Analyse der Astronomen, sowohl die Geschwindigkeit als auch die Bewegungsrichtung der Lokalen Gruppe erklären.

Ihre Studie, so betonen die Wissenschaftler, sei die bislang umfassendste Untersuchung zu diesem Thema und ihre Daten würden nahezu doppelt so tief in den Weltraum hineinreichen wie frühere Arbeiten. "Wir konnten damit zeigen, dass Strukturen in rund einer Milliarde Lichtjahre Entfernung noch einen Einfluss auf die Bewegung der Lokalen Gruppe haben", unterstreicht Kowalski.

Damit verbunden sind sehr grundsätzliche Probleme der Kosmologie, wie etwa die Frage, ob das Universum auf großen Skalen in alle Raumrichtungen gleichartig beschaffen ist. "Unsere Untersuchungen zeigen, dass diese Grundannahme im Standardmodell der Kosmologie hier an ihre Grenzen stößt", gibt Kowalski zu bedenken, da die Kräfte, die die Strukturen im Weltraum beeinflussen, auch auf sehr großen Distanzen wirken würden.

Über ihre Studie berichten die Forscher jetzt in einem Fachartikel in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics

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siehe auch
Physik-Nobelpreis: Das beschleunigt expandierende Universum - 4. Oktober 2011
Links im WWW
Universität Bonn
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
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