Ein detaillierter Blick auf ein Filament des kosmischen
Netzes
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astrophysik astronews.com
4. Februar 2025
Einem internationalen Forschungsteam ist dank
intensiver Beobachtungen mit einem Instrument des Very Large Telescope
der ESO in Chile ein einzigartiger, gestochen scharfer Blick auf ein Filament
des kosmischen Netzes gelungen, das zwei aktive Galaxien miteinander verbindet.
Wir sehen das Filament zu einer Zeit, zu der das Universum erst etwa zwei
Milliarden Jahre alt war.

Das Bild zeigt das diffuse Gas (gelb bis
violett) im kosmischen Filament, das zwei Galaxien (gelbe
Sterne) verbindet und sich über eine gewaltige Entfernung von
drei Millionen Lichtjahren erstreckt.
Bild: Davide Tornotti / Universität
Mailand-Bicocca [Großansicht] |
Ein Eckpfeiler der modernen Kosmologie ist die Existenz der Dunklen Materie,
die etwa 85 Prozent der gesamten Materie im Universum ausmacht. Unter dem
Einfluss der Schwerkraft bildet die Dunkle Materie ein komplexes kosmisches Netz
aus Filamenten, an deren Schnittpunkten die hellsten Galaxien entstehen. Dieses
kosmische Netz dient als Gerüst, auf dem alle sichtbaren Strukturen im Universum
aufgebaut sind: In den Filamenten strömt Gas und treibt die Sternentstehung in
den Galaxien an.
Direkte Beobachtungen, wie diese Galaxien mit Brennstoff versorgt werden,
könnten unser Verständnis der Entstehung und Entwicklung von Galaxien
verbessern. Die Untersuchung des Gases in diesem kosmischen Netz ist jedoch eine
äußerst schwierige Aufgabe. Bisher wurde intergalaktisches Gas vor allem
indirekt nachgewiesen, wenn es das Licht heller Hintergrundquellen absorbiert.
Die Beobachtungsergebnisse lassen jedoch keine Rückschlüsse auf die Verteilung
dieses Gases zu. Selbst das häufigste Element, Wasserstoff, sendet nur ein
schwaches Leuchten aus, so dass es für Instrumente der früheren Generation
praktisch unmöglich war, dieses Gas direkt zu beobachten.
In der jetzt vorgestellten Studie ist es einem internationalen Team unter der
Leitung von Forschern der Universität Mailand-Bicocca und mit Beteiligung von
Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Astrophysik (MPA) nun gelungen,
ein bisher unerreicht hochaufgelöstes Bild eines kosmischen Filaments zu
erzeugen. Dazu nutzten sie MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer), einen
innovativen Spektrografen am Very Large Telescope der europäischen
Südsternwarte ESO in Chile. Trotz der fortschrittlichen Möglichkeiten dieses
hochentwickelten Instruments benötigte die Forschungsgruppe eine der
ehrgeizigsten MUSE-Beobachtungskampagnen, die jemals in einer bestimmten
Himmelsregion durchgeführt wurde, und sammelte Hunderte von Stunden an Daten, um
das Filament mit hoher Signifikanz nachzuweisen.
Die Studie unter der Leitung von Davide Tornotti, Doktorand an der
Universität Mailand-Bicocca, nutzte diese äußerst präzisen Daten, um das bisher
schärfste Bild eines kosmischen Filaments zu erzeugen. Das Filament erstreckt
sich über drei Millionen Lichtjahre und verbindet zwei Galaxien, in denen sich
jeweils ein aktives supermassereiches Schwarzes Loch befindet. Die Entdeckung
eröffnet neue Möglichkeiten, die Eigenschaften des Gases in intergalaktischen
Filamenten direkt zu bestimmen und unser Verständnis der Entstehung und
Entwicklung von Galaxien zu verbessern.
"Durch den Nachweis des schwachen Lichts, das von diesem Filament ausgeht und
fast zwölf Milliarden Jahre unterwegs war, bevor es die Erde erreichte, konnten
wir seine Form genau bestimmen", erklärt Tornotti. "Zum ersten Mal konnten wir
mit direkten Messungen die Grenze zwischen dem Gas in den Galaxien und der
Materie im kosmischen Netz verfolgen." Mithilfe von Supercomputer-Simulationen
des Universums, die am MPA durchgeführt wurden, berechneten die Forschenden
Vorhersagen über die zu erwartende Emission des Filaments unter Berücksichtigung
des aktuellen kosmologischen Modells. "Der Vergleich mit dem neuen,
hochaufgelösten Bild des kosmischen Netzes zeigt eine gute Übereinstimmung
zwischen der aktuellen Theorie und den Beobachtungen", so Tornotti.
Diese Entdeckung und die vielversprechende Übereinstimmung mit
Supercomputer-Simulationen sind der Schlüssel zum Verständnis des diffusen Gases
in der Umgebung von Galaxien und eröffnen neue Möglichkeiten zur Bestimmung der
Brennstoffversorgung von Galaxien. Fabrizio Arrigoni Battaia, an der Studie
beteiligter MPA-Wissenschaftler, fasst zusammen: "Wir sind begeistert von dieser
direkten, hochaufgelösten Beobachtung eines kosmischen Filaments. Aber wie man
in Bayern sagt: Eines ist keines. Deshalb sammeln wir weitere Daten, um noch
mehr solcher Strukturen zu entdecken, mit dem Ziel, ein umfassendes Bild davon
zu erhalten, wie das Gas im kosmischen Netzwerk verteilt ist und strömt."
Über ihre Beobachtungen berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der
Zeitschrift Nature Astronomy erschienen ist. Ein Ansicht des Filaments
war bereits am Freitag als unser
Bild
des Tages zu sehen.
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