MAILAND / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Ein internationales Forscherteam hat mit Hilfe des MUSE-Instruments am Very Large Telescope in Chile ein hochaufgelöstes Bild eines kosmischen Filaments erstellt, das neue Einblicke in die Struktur des Universums bietet.
Die moderne Kosmologie steht vor der Herausforderung, die Dunkle Materie und ihre Rolle im Universum besser zu verstehen. Diese Materieform, die etwa 85 Prozent der gesamten Materie ausmacht, bildet unter dem Einfluss der Schwerkraft ein komplexes kosmisches Netz aus Filamenten. An den Schnittpunkten dieser Filamente entstehen die hellsten Galaxien, die das sichtbare Universum prägen. Das kosmische Netz dient als Gerüst für alle sichtbaren Strukturen im Universum, wobei Gas durch die Filamente strömt und die Sternentstehung in den Galaxien antreibt.
Die direkte Beobachtung dieses intergalaktischen Gases ist jedoch eine anspruchsvolle Aufgabe. Bisher konnte das Gas nur indirekt nachgewiesen werden, indem es das Licht von Hintergrundquellen absorbiert. Diese Methode ließ jedoch keine genauen Rückschlüsse auf die Verteilung des Gases zu. Selbst Wasserstoff, das häufigste Element, sendet nur ein schwaches Leuchten aus, was frühere Instrumente vor große Herausforderungen stellte.
Ein Durchbruch gelang nun einem internationalen Team unter der Leitung von Forschern der Universität Mailand-Bicocca, unterstützt von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Astrophysik. Mit dem Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) am Very Large Telescope der europäischen Südsternwarte ESO in Chile konnten sie ein bisher unerreicht hochaufgelöstes Bild eines kosmischen Filaments erzeugen. Diese Beobachtung erforderte eine der umfangreichsten MUSE-Beobachtungskampagnen, die jemals durchgeführt wurden, und sammelte Hunderte von Stunden an Daten.
Das Filament, das in der Studie unter der Leitung von Davide Tornotti untersucht wurde, erstreckt sich über drei Millionen Lichtjahre und verbindet zwei Galaxien, in denen sich jeweils ein aktives supermassereiches Schwarzes Loch befindet. Diese 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 die Forscher seine Form genau bestimmen. Zum ersten Mal war es möglich, die Grenze zwischen dem Gas in den Galaxien und der Materie im kosmischen Netz direkt zu verfolgen. Mithilfe von Supercomputer-Simulationen des Universums, die am Max-Planck-Institut durchgeführt wurden, berechneten die Forscher Vorhersagen über die zu erwartende Emission des Filaments.
Der Vergleich mit dem neuen, hochaufgelösten Bild des kosmischen Netzes zeigt eine gute Übereinstimmung zwischen der aktuellen Theorie und den Beobachtungen. Diese Entdeckung und die vielversprechende Übereinstimmung mit den 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, ein an der Studie beteiligter 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.”
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