Radioteleskop-Messung bestätigt neue kosmologische Strukturdaten
Auf einen Blick
Forschende des Instituts für Quantenphysik und Astrophysik haben mit einem internationalen Radioteleskop-Netzwerk neue Daten zur großräumigen Struktur des Universums gewonnen.
Die Messungen liefern wichtige Hinweise auf die Entstehung von Galaxienhäufen in der Frühphase des Kosmos.
Erstmals konnten Filamente der kosmischen Webstruktur in einer Rotverschiebung von z > 2 direkt nachgewiesen werden.
Die Ergebnisse sind konsistent mit einem durch dunkle Materie dominierten Universum.
Eine Folge-Beobachtungskampagne mit dem neuen Square Kilometre Array (SKA) ist beantragt.
Das Radioteleskop-Netzwerk und seine Leistung
Für die Messungen wurde ein internationales Very Long Baseline Interferometry (VLBI)-Netzwerk eingesetzt, das Radioteleskope in Europa, Nordamerika und Ostasien umfasst und damit eine effektive Apertur von mehreren tausend Kilometern erreicht. Diese extreme Auflösung ermöglicht die Beobachtung von Strukturen, die mit einzelnen Teleskopen nicht trennbar wären.
Das Beobachtungsprogramm wurde über 18 Monate durchgeführt und umfasste mehr als 200 Stunden Beobachtungszeit. Die Datenverarbeitung erfolgte auf dem neuen HPC-Cluster des Instituts sowie auf Rechenanlagen des Deutschen Klimarechenzentrums (DKRZ).
Wissenschaftliche Ergebnisse
Ein zentrales Ergebnis ist der erstmalige direkte Nachweis von Filamenten der kosmischen Großstruktur – der sogenannten „kosmischen Webstruktur“ – bei einer Rotverschiebung von z > 2, was einem Blick in eine Epoche des Universums entspricht, als es weniger als ein Viertel seines heutigen Alters hatte.
Diese Filamente sind dünne Stränge aus Gas und dunkler Materie, entlang derer Galaxiencluster entstehen. Ihr frühzeitiger Nachweis liefert wichtige Hinweise auf das Zusammenspiel zwischen dunkler Materie und baryonischer Materie in der Entstehungsphase großräumiger Strukturen – eine der zentralen Fragen der modernen Kosmologie.
Bedeutung und nächste Schritte
Die Ergebnisse sind in einem großen internationalen Autorenverbund entstanden und wurden bei The Astrophysical Journal Letters eingereicht. Wenn die Daten mit dem Square Kilometre Array (SKA) repliziert werden – für das ein Beobachtungsantrag gestellt wurde –, könnten sie zu einem der wichtigsten empirischen Belege für aktuelle Strukturbildungstheorien werden.
Das Institut baut auf Basis dieser Ergebnisse seine kosmologische Beobachtungsinfrastruktur weiter aus: Für 2027 ist die Anschaffung eines eigenen Radioteleskopempfängers geplant, der in das europäische NeXus-VLBI-Netzwerk integriert wird.