Neues Gebilde am Firmament: Größte Superstruktur im nahen Universum entdeckt

Das Max-Planck-Institut für Physik (Foto: A. Eckert)

CRESST: Auf der Suche nach Dunkler Materie (Foto: A. Eckert)

In dieser Wüstenregion in Chile werden an die 100 Gammastrahlen-Teleskope gebaut (Bild: CTA)

Das Spektrometer des KATRIN-Experiments: Welche Masse hat das Neutrino? (Foto: KIT)

Das LST-Teleskop auf La Palma (Foto: B. Wankerl)

Veranstaltungen

Zeit	Kategorie	Sprecher	Titel
Mon 26. May15:00	MPP Colloquium	Bernlochner, Florian - Uni Bonn	Searching for New Phenomena with Flavor Physics: Quarks, Leptons & Neutrinos
Tue 27. May13:00	Theory Seminar	Dr Cabass, Giovanni - Institut Ruđer Bošković, Zagreb	Observations in Cosmology
Tue 27. May15:00	MPP Colloquium	Piacquadio, Giacinto - Stony Brook University	The Higgs boson as a Window into the Unknown
Wed 28. May11:00	Theory Seminar	Dr Chowdhury, Chandramouli - University of Southampton	Simplicity of Cosmological Correlators
Wed 28. May15:00	MPP Colloquium	Hen, Or - MIT	The Electron-Ion Collider: Probing the Fundamental Structure of Matter and Beyond
Tue 03. Jun13:00	Theory Seminar	Prof. Sachs, Dr. Ivo - LMU	Quantum Field Theory in Curved Space
Tue 03. Jun15:00	MPP Colloquium	Winslow, Lindley - MIT	Discovering New Physics at the GUT-Scale: Axions, Neutrinoless Double Beta Decay, and Novel Detectors
Wed 04. Jun15:00	Theory Seminar	Ms Fontana, Gaia - Universität Zürich	CALICO: parametric annihilators for loop integrals & special functions
Thu 05. Jun15:00	MPP Colloquium	Garcia Ruiz, Ronald F. - MIT	Radioactive Molecules Are Dying to Reveal New Physics
Fri 06. Jun11:00	Theory Seminar	Prof. de Florian, Daniel - International Center for Advanced Studies (ICAS), ICIFI & ECyT-UNSAM	Precision QCD and the Spin of the Proton
Tue 10. Jun13:00	Theory Seminar	Prof. Sachs, Dr. Ivo - LMU	Quantum Field Theory in Curved Space
Tue 10. Jun15:00	MPP Colloquium		TBA

Aktuelles

Verteilung der Galaxien (flächige Farben) und Galaxienhaufen (schwarze Punkte) in einer uns umgebenden Kugelschale mit einer Entfernung von 416 bis 826 Millionen Lichtjahren. Die fünf Superstrukturen sind markiert: 1 Quipu, 2 Shapley, 3 Serpens-Corona Borealis und Herkules (am Himmel überlappend), 4 Sculptor-Pegasus. Das weiß umrandete Gebiet ist durch die Scheibe der Milchstraße abgeschattet

Ein Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern hat die bisher größte, sicher vermessene Superstruktur im Weltall gefunden. Die Entdeckung geschah bei der Kartierung des näheren Universums anhand der Daten von Galaxienhaufen aus der Durchmusterung des Himmels durch den Röntgensatelliten ROSAT. Mit einer Länge von etwa 1,4 Milliarden Lichtjahren setzt sich die neue Struktur aus vorwiegend Dunkler Materie an die Spitze der bisher bekannten Gebilde. Beteiligt waren Forschende am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) und Max-Planck-Institut für Physik (MPP) in Zusammenarbeit mit Kollegen in Spanien und Südafrika.

Gemittelt über sehr große Distanzen erscheint das Universum fast homogen. Auf Skalen kleiner als etwa eine Milliarde Lichtjahre und in unserer kosmischen Umgebung kennzeichnen es Materieverdichtungen in Superhaufen und Leerräume. Die genaue Kenntnis dieser Strukturen ist für die kosmologische Forschung sehr wichtig und stellt die Hauptmotivation für die Kartierung des näheren Universums dar.

„Betrachtet man die Verteilung der Galaxienhaufen auf einer Kugelschale mit einer Distanz von 416 bis 826 Millionen Lichtjahre, so fällt sofort eine riesige Struktur auf, die sich vom hohen Nordhimmel bis fast zum südlichen Ende des Himmels erstreckt“, erklärt Hans Böhringer, Leiter des Projektes. Sie umfasst 68 Galaxienhaufen und hat eine geschätzte Gesamtmasse von 2,4 10¹⁷ Sonnenmassen mit einer Länge von etwa 1,4 Milliarden Lichtjahre. Damit bricht sie den Größenrekord aller sicher vermessenen kosmischen Strukturen. Die bisher Größte unter ihnen, die „Sloan Great Wall“, hat zum Beispiel eine Länge von ca. 1,1 Milliarden Lichtjahre und ist wesentlich weiter entfernt.

Ein ATLAS der Galaxienhaufen

Dreidimensionale Darstellung der Quipu-Superstruktur

Für ihre Untersuchung haben die Forschenden einen nahezu vollständigen Atlas der Galaxienhaufen im nahen Universum verwendet. „Der Katalog wurde mit Hilfe des Röntgensatelliten ROSAT erstellt, der 1990 am MPE zum ersten Mal mit einem hochauflösenden Röntgenteleskop den gesamten Himmel erfasst hat“, erläutert Joachim Trümper, der Leiter des ROSAT Projektes und emeritierter Direktor des MPE.

In den Jahrzehnten danach arbeiteten Forscherinnen und Forscher daran, die Galaxienhaufen genauer zu identifizieren und deren Entfernungen zu bestimmen. Auf diese Weise entstand ein dreidimensionales Bild ihrer Verteilung, in dem die Galaxienhaufen die Struktur der großräumigen Verbreitung von Materie im Universum sehr genau nachzeichnen, ähnlich wie Leuchttürme eine Küstenlinie. Der Katalog erfasst das ganze kosmische Volumen bis zu einer Entfernung von einer Milliarde Lichtjahre. In dieser Region erscheint die neue Struktur weitaus größer als alle anderen Strukturen.

Bedeutung für die Wissenschaft: Kosmographie und Kosmologie

Die beobachteten Ergebnisse sind für die Kartierung des Universums entscheidend aber auch für kosmologische Messungen. Die Wissenschaftler:innen haben gezeigt, wie die Existenz dieser Strukturen die Auswertungen der Hubble Konstante oder des Mikrowellenhintergrundes beeinflussen. Die kosmische Hintergrundstrahlung ist kurz nach dem Urknall entstanden und gibt uns wichtige Hinweise auf den Aufbau und die Entwicklung des Universums.

Die Hubble-Konstante gibt die aktuelle Expansionsrate des Universums an. „Auch wenn es sich dabei nur um Korrekturen von wenigen Prozent handelt, werden diese mit zunehmender Genauigkeit der kosmologischen Beobachtungen immer wichtiger“, betont Gayoung Chon vom MPP.

Ihren beachtlichen Fund haben die Wissenschaftler „Quipu“ genannt, einen Begriff aus der Sprache der Inkas. Heute übersetzt man ihn mit Knotenschrift, da die Inkas Bündel von Schnüren, in die sie Knoten flochten, für ihre Buchhaltung und als Briefe einsetzten. Die Superstruktur ähnelt dieser alten Schrift, sie erscheint als eine lange Faser an die Seitenstränge geknüpft sind. Deren Namen hat das Team auch gewählt, weil die meisten Entfernungsmessungen der Galaxienhaufen an der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile stattgefunden haben. Die irdischen Quipus sind im Archäologischen Museum der Hauptstadt Santiago de Chile ausgestellt – womit wir aus den Weiten des Himmels wieder auf die Erde zurückkehren.