Entwicklung detaillierterer Kartierungen des kosmischen Netzes
Unser Universum gleicht einem riesigen, dreidimensionalen Spinnennetz, das aus einem komplexen Geflecht von Galaxienhaufen, die durch Fäden aus Gas und dunkler Materie, sogenannte Filamente, miteinander verbunden sind. Wissenschaftler können dieses „kosmische Netz“ anhand optischer Galaxienverzeichnisse, die Filamente sichtbar machen, sowie anhand von Röntgendaten, die das von den Galaxienhaufen ausströmende heiße Gas aufzeigen, nachverfolgen. Auch wenn sich unser Verständnis des kosmischen Netzes in den letzten Jahrzehnten erheblich erweitert hat, gibt es noch vieles zu lernen. Im Rahmen des MEMORY-Projekts, das durch die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen(öffnet in neuem Fenster) (MSCA) unterstützt wurde, untersuchten Forschende anhand von Röntgendaten des eROSITA-Teleskops(öffnet in neuem Fenster) „Wir haben uns auf Galaxienhaufen konzentriert, die wachsen, indem sie Materie entlang der Filamente anziehen“, sagt Nicola Malavasi, ehemaliger MSCA-Stipendiat und Hauptforscher des MEMORY-Projekts, der nun als Postdoktorand am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik(öffnet in neuem Fenster) tätig ist. „Aus diesem Grund vermuteten wir, dass die Anzahl der mit einem Cluster verbundenen Filamente in engem Zusammenhang mit dessen Masse stehen könnte“, fügt er weiter hinzu. Das Team wollte untersuchen, wie stark dieser Zusammenhang ist und ob er auch für zwei extreme Arten von Strukturen gilt: Galaxiengruppen mit geringerer Masse und die größten Strukturen im Universum, die sogenannten „Superhaufen“, gewaltige Ansammlungen von Galaxienhaufen.
Untersuchung von Superhaufen anhand von Röntgendaten
Die Arbeit begann mit der schwierigen Aufgabe, nämlich das kosmische Netz selbst aufzuspüren, wobei die Verteilung der Galaxien als Indikatoren für dessen zugrunde liegende Struktur herangezogen wurde. Auf diese Weise konnten die Forschenden Filamente über einen großen Teil des Universums hinweg kartieren und anhand dieser Daten ermitteln, wie viele Filamente mit den von eROSITA nachgewiesenen Galaxienhaufen verbunden sind. „Die Analyse war besonders anspruchsvoll, da der eROSITA-Galaxienhaufenkatalog etwa die Hälfte des Himmels abdeckt“, erklärt Esra Bulbul, außerordentliche Professorin am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik. Das Team stellte daraufhin einen Zusammenhang zwischen der Masse eines Sternhaufens und der Anzahl der mit ihm verbundenen Filamente her. Bei den Superhaufen konzentrierten sich die Forschenden auf einen kleineren Bereich des Himmels, indem sich der Sloan Digital Sky Survey(öffnet in neuem Fenster) mit den eROSITA-Beobachtungen überschneidet. Sie verglichen ihre neuen Filamentkarten mit einem bestehenden Katalog von Superhaufen und nutzten eROSITA-Daten, um die Gasverteilung zwischen Galaxienhaufen desselben Superhaufens zu untersuchen.
Nachweis eines Zusammenhangs zwischen Galaxienhaufenmasse und Filamenten
Eine wichtige Erkenntnis war der eindeutige Zusammenhang zwischen der Masse von Galaxienhaufen sowie der Anzahl der an sie gebundenen Filamente. Diese Arbeit wird derzeit für die Veröffentlichung vorbereitet. „Unsere Analyse hat ergeben, dass die größte Einschränkung nicht mehr, wie in früheren Studien, die Anzahl der verfügbaren Galaxienhaufen ist, sondern die Qualität der Entfernungsmessungen zu den Galaxien, die zur Rekonstruktion des kosmischen Netzes herangezogen werden“, erklärt Malavasi. Idealerweise würde diese Analyse auf hochpräzisen spektroskopischen Beobachtungen basieren, doch da keine andere Durchmusterung den Umfang des eROSITA-Datensatzes erreicht, stützte sich das Team auf weniger präzise photometrische Rotverschiebungen (Messungen, die Aufschluss über die Entfernung von Galaxien geben). „Unsere Ergebnisse unterstreichen daher die Notwendigkeit neuer groß angelegter Durchmusterungen mit genaueren Messungen der Rotverschiebung von Galaxien, um dieses Forschungsgebiet über den aktuellen Stand der Technik hinaus voranzubringen“, merkt Bulbul an.
Fortschritte beim Verständnis des kosmischen Netzes
Das Team hofft, künftig neue spektroskopische Durchmusterungen nutzen zu können, um die Rekonstruktion des kosmischen Netzes sowie der Filamente zu verbessern. „Parallel dazu wollen wir diese Arbeit auf höhere Rotverschiebungen ausweiten, um untersuchen zu können, wie sich das kosmische Netz und seine Verbindungen in der kosmischen Vergangenheit weiterentwickelt haben“, so Malavasi weiter.
