Astrophysiker entdecken unergründlich großes intergalaktisches Gasfilament

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Studie bestätigt Modelle zur Entwicklung unseres Universums.
Mehr als die Hälfte der Materie in unserem Universum blieb uns bisher verborgen. Doch Astrophysiker hatten eine Vermutung, wo sie sich befinden könnte: In sogenannten Filamenten, unergründlich großen fadenförmigen Strukturen aus heißem Gas, die Galaxien und Galaxienhaufen umgeben und verbinden.

Ein Team unter Leitung der Universität Bonn hat nun erstmals ein Gasfilament mit einer Länge von 50 Millionen Lichtjahren beobachtet.

Seine Struktur ist den Vorhersagen von Computersimulationen auffallend ähnlich.

Die Beobachtung bestätigt damit auch unsere Vorstellungen über den Ursprung und die Entwicklung unseres Universums.

Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

Wir verdanken unsere Existenz einem winzigen Irrtum. Vor ziemlich genau 13,8 Milliarden Jahren ereignete sich der Urknall.

Er ist der Beginn von Raum und Zeit, aber auch aller Materie, aus der unser heutiges Universum besteht.

Obwohl sie zunächst an einem Punkt konzentriert war, dehnte sie sich mit rasender Geschwindigkeit aus – eine gigantische Gaswolke, in der die Materie fast gleichmäßig verteilt war.
Fast, aber nicht ganz: In manchen Teilen war die Wolke etwas dichter als in anderen.

Und nur aus diesem Grund gibt es heute Planeten, Sterne und Galaxien.

Denn in den dichteren Bereichen herrschte eine etwas höhere Gravitationskraft, die das Gas aus der Umgebung zu sich zog. So konzentrierte sich im Laufe der Zeit immer mehr Materie in diesen Regionen.

Der Raum dazwischen wurde dagegen immer leerer. Im Laufe von gut 13 Milliarden Jahren entwickelte sich eine Art Schwammstruktur: große “Löcher” ohne jegliche Materie, dazwischen Bereiche, in denen sich Tausende von Galaxien auf kleinem Raum versammeln, so genannte Galaxienhaufen.

Feines Netz aus Gasfäden
Wenn es wirklich so passiert ist, müssten die Galaxien und Haufen noch durch Reste dieses Gases verbunden sein, wie die hauchdünnen Fäden eines Spinnennetzes. “Berechnungen zufolge ist mehr als die Hälfte der gesamten baryonischen Materie in unserem Universum in diesen Fäden enthalten – das ist die Form der Materie, aus der Sterne und Planeten und auch wir selbst bestehen”, erklärt Prof.

Dr.

Thomas Reiprich vom Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn. Doch bisher ist sie unserem Blick entgangen: Durch die enorme Ausdehnung der Filamente ist die Materie in ihnen extrem verdünnt: Sie enthält gerade einmal zehn Teilchen pro Kubikmeter, das ist viel weniger als das beste Vakuum, das wir auf der Erde erzeugen können.
Doch mit einem neuen Messinstrument, dem Weltraumteleskop eROSITA, konnten Reiprich und seine Kollegen das Gas nun erstmals vollständig sichtbar machen. “eROSITA hat sehr empfindliche Detektoren für die Art von Röntgenstrahlung, die von dem Gas in Filamenten ausgeht”, erklärt Reiprich. “Außerdem hat es ein großes Gesichtsfeld – wie ein Weitwinkelobjektiv fängt es einen relativ großen Teil des Himmels in einer einzigen Messung ein, und das mit einer sehr hohen Auflösung.” So lassen sich in vergleichsweise kurzer Zeit detaillierte Bilder von so riesigen Objekten wie Filamenten aufnehmen.

Bestätigung des Standardmodells
In ihrer Studie untersuchten die Forscher ein Himmelsobjekt namens Abell 3391/95.

Dabei handelt es sich um ein System aus drei Galaxienhaufen, das etwa 700 Millionen Lichtjahre von uns entfernt ist.

Die eROSITA-Bilder zeigen nicht nur die Haufen und zahlreiche Einzelgalaxien, sondern auch die Gasfilamente, die diese Strukturen verbinden.

Das gesamte Filament ist 50 Millionen Lichtjahre lang.

Doch es könnte noch gewaltiger sein: Die Wissenschaftler vermuten, dass die Bilder nur einen Ausschnitt zeigen.
“Wir haben unsere Beobachtungen mit den Ergebnissen einer Simulation verglichen, die die Entwicklung des Universums rekonstruiert”, erklärt Reiprich. “Die eROSITA-Bilder sind den computergenerierten Grafiken verblüffend ähnlich.

Das deutet darauf hin, dass das weithin akzeptierte Standardmodell für die Entwicklung des Universums korrekt ist.” Vor allem aber zeigen die Daten, dass die fehlende Materie wahrscheinlich tatsächlich in den Filamenten verborgen ist.
Reiprich ist auch Mitglied der Transdisciplinary Research Area (TRA) “Building blocks of matter and fundamental interactions” an der Universität Bonn.

In sechs verschiedenen TRAs kommen Wissenschaftler aus den unterschiedlichsten Fakultäten und Disziplinen zusammen, um gemeinsam an zukunftsrelevanten Forschungsthemen der Exzellenzuniversität zu arbeiten.
Referenz: “The Abell 3391/95 galaxy cluster system.

A 15 Mpc intergalactic medium emission filament, a warm gas bridge, infalling matter clumps, and (re-) accelerated plasma discovered by combining SRG/eROSITA data with ASKAP/EMU and DECam data” von T.H. Reiprich, A. Veronica, F. Pacaud, M.E. Ramos-Ceja, N. Ota, J. Sanders, M. Kara, T.

Erben, et al., Angenommen, Astronomie & Astrophysik.DOI: 10.1051/0004-6361/202039590
Teilnehmende Institutionen und Finanzierung:
An der Studie waren fast 50 Wissenschaftler aus Institutionen in Deutschland, den USA, der Schweiz, Chile, Australien, Spanien, Südafrika und Japan beteiligt.
eROSITA wurde mit finanzieller Unterstützung der Max-Planck-Gesellschaft und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt.

Das Teleskop

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