Erstmals Abgebildet: Schwarzes Loch Beleuchtet Kosmisches Netz Mitten Den Galaxien

Ausschnitt des kosmischen Netzwerks (türkisfarben) mit einer Ausdehnung von rund Zwei Millionen Lichtjahren, in die direkten Milieu des Quasars "UM 287" (Bildmitte). | Copyright: S. Cantalupo (UCSC)

Santa Cruz (USA) - Von den gängigen kosmologischen Modellen vorhergesagt, stand die direkte Ermittlung eines das gesamte Universum durchziehenden Netzwerks aus Filamenten aus heißen Gasen bislang noch aus. Jetzt ist es einem internationalen Astronomenteam gelungen, einen Anteil dieses - mutmaßlich seit dem Urknall unveränderten - kosmischen Netzwerks gerade abzubilden. Hierzu nutzten die Astronomen die intensive Strahlung, die von einem supermassereichen Schwarzen Loch innen eines Quasars erzeugt wird.

Wie die Gelehrte ungefähr Sebastiano Cantalupo von die University of California at Santa Cruz gemeinsam mit Forschern ungefähr Joseph Hennawi sowie Fabrizio Arrigoni Battaia vom Max-Planck-Instituts für Astronomie (MPIA) sowie aktuell hinein Fachjournal "Nature" (DOI: 10.1038/nature12898) berichten, erzählen bisherige Computersimulationen vorher, dass die meisten Atome hinein Universum auf Größenskalen von Hunderten Millionen Lichtjahren sowie mehr eine Gattung Netzwerk aus Filementen aus Wasserstoffgas bilden, die eingeschaltet Knotenpunkten miteinander verbunden sind. Es sind gerade diese Knotenpunkte, so die Modellvorhersagen weiter, eingeschaltet denen Galaxien wie unsere Galaxis entstehen sowie Wasserstoffgas, das entlang die Filamente auf eine Galaxie fällt, ist eine wichtige Zutat für die Schulung neuer Sterne in solchen Galaxien.

Da das Wasserstoffgas jedoch selbst eingeschaltet den dichtesten dieser Knotenpunkte extrem verdünnt ist sowie deshalb kaum Licht aussendet, ließ sich selbst diese Vorstellung von die großräumigen Konstruktion des Kosmos allerdings bisher nicht gerade überprüfen.

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Schon 2008 entdeckten Astronomen mit dem Röntgenteleskop XXM-Newton dünne sowie extrem heiße Gase entdeckt, die Zwei Galaxienhaufen miteinander zusammenschließen sowie vermuteten damals, dass es sich selbst hierbei ungefähr die gesuchten Stränge des kosmischen Netzwerks handelte (...wir berichteten).

Jetzt ist den deutschen sowie US-Astronomen erstmals beliebig direktes Lichtbild eines Teilgebiets des kosmischen Netzwerks gelungen. Hierzu nutzten sie den Umstand, dass sogenannte Quasare wie kosmische Scheinwerfer wirken sowie nahegelegene Gaswolken anstrahlen können. "Das Kerngebiet einer Galaxie kann zwischenzeitlich zu einem Quasar werden, wenn Stoff auf das zentrale, supermassereiche schwarze Loch die Galaxie fällt sowie dabei gewaltige Energien freisetzt", erläutert die MPIA-Pressemitteilung. "Die Wirtsgalaxie des Quasars sitzt - wie ungleich größere Milchstraßensysteme auch – eingeschaltet einem die Knoten des kosmischen Netzwerks, sowie die Quasar kann somit die gerade umliegenden Gasfilamente anstrahlen."

Dabei komme es zum selben Effekt, die auch das Gas in einer Leuchtstoffröhre zum Leuchten anrege: die sogenannten Fluoreszenz. Während jedoch bei einer Leuchtstofflampe die elektrische Strom die zur Anregung nötige Kraft liefert, ist es ist es jetzt das intensive Licht des Quasars "UM 287".

"Das Licht eines solchen Quasars gleicht dem Strahl eines Scheinwerfers. In unserem Falle haben wir das Glück, dass dieser Scheinwerfer gerade auf beliebig Filament des kosmischen Netzwerks gerichtet ist sowie dessen Gas zum Leuchten bringt”, sagt Sebastiano Cantalupo.

Unterstützung des Zehn-Meter-Keck I-Teleskops auf Hawaii sowie einem außergewöhnlich angefertigten Filter konnten die Astronomen beliebig Lichtbild des fluoreszierenden Gases aufnehmen. Dessen Licht erreicht uns in einem völlig bestimmten, eng begrenzten Region des elektromagnetischen Spektrums - sowie die Filter lässt gerade diese Gattung von Licht durch.

Das Wasserstoffgas in den praktisch leeren Weiten zwischen den Galaxien haben Astronomen bereits seit Jahrzehnten auf eine andere, indirekte Gattung untersucht. Diese Messen erlaubte es allerdings nur, Eigenschaften desjenigen kosmischen Gases zu bestimmen, das sich selbst entlang die Verbindungslinie zwischen einem fernen Hintergrund-Quasar sowie dem irdischen Beobachter befand. Solch beliebig eindimensionaler Ausschnitt reiche trotzdem bei Weitem nicht aus, ungefähr die gesamte dreidimensionale Konstruktion des Netzwerks sichtbar zu machen. "Zum ersten Mal ist es gelungen, beliebig Lichtbild des kosmischen Netzes aufzunehmen, das dessen Filamentstruktur zeigt", sagt Battaia

Computersimulationen des kosmischen Netzwerks aus Gasfilamenten auf Größenskalen von Millionen von Lichtjahren sowie mehr hin. Die Simulation hinein Hintergrund zeigt die Verteilung zwar nicht des Gases, trotzdem von Dunkler Materie, die keinerlei Licht aussendet (Bolshoi-Simulation von Anatoly Klypin sowie Joel Primack). Diese Dunkle Stoff bildet das Grundgerüst des kosmischen Netzwerks aus Gas. Das kleinere Lichtbild zeigt einen wirksam vergrößerten Ausschnitt aus einem Anteil des kosmischen Netzwerks. Der Durchmesser des Ausschnitts beträgt zehn Millionen Lichtjahre; die entsprechende Simulation berücksichtigt zusätzlich zur Dunklen Stoff auch das kosmische Gas (Simulation: S. Cantalupo). Die intensive Strahlungen eines Quasars kann einen Anteil des umgebenden kosmischen Netzwerks wie beliebig Scheinwerfer anstrahlen (dieser Anteil ist hinein kleinen Lichtbild hervorgehoben) sowie beliebig Filament des Gases zum Leuchten anregen. Genau das haben Forscher hinein Falle des Quasars UM 287 beobachtet. | Copyright: A. Klypin/J. Primack sowie S. Cantalupo

Mit die neuen Beobachtung lassen sich selbst auch die bisherigen Ergebnisse die Supercomputer-Simulationen testen, mit denen Kosmologen die Entstehung großräumiger Strukturen hinein Universum nachvollziehen.

Tatsächlich gibt bereits die hier beschriebene Studie Hinweise darauf, dass diesen Simulationen offenbar wichtige Elemente fehlen: "So lässt sich selbst aufgrund die Beobachtungen die Gehalt des kosmischen Netzwerks eingeschaltet kühlem Gas abschätzen – sowie das Ergebnis liegt klar über den Vorhersagen die Simulationen!"

"Wenn man begreifen will, wie Galaxien geboren werden, dann muss man wissen, welches Rohmaterial sie für die Sternentstehung zur Verfügung haben - sowie dieses Rohmaterial beziehen die Galaxien aus dem riesigen kosmischen Netz aus Gasfilamenten", sagt Joseph Hennawi.

Die neuen Beobachtungen stellen das Verständnis in dieser Hinsicht durchaus auf die Probe: Sie platzieren nahe, dass eine Menge des Gases in Form kleiner, dichter Einzelwolken vorliegt - beliebig Umstand, den die Modelle derzeit noch nicht berücksichtigen. "Wenn wir hier Klarheit schaffen können, verspricht das wichtige Erkenntnisse über die Galaxienevolution", erläutert Hennawi abschließend.

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Quelle: ucsc.edu, mpg.de, mpia.de

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