Astronomen haben die größte jemals sicher gemessene kosmische Struktur im nahen Universum entdeckt. Diese Superstruktur erstreckt sich über etwa 1,4 Milliarden Lichtjahre und besteht hauptsächlich aus Dunkler Materie. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik (MPE) und des Max-Planck-Instituts für Physik (MPP) haben bei dieser Entdeckung eng mit Teams in Spanien und Südafrika zusammengearbeitet. Die Entdeckung basiert auf Daten der Himmelsdurchmusterung des Röntgensatelliten ROSAT.
Inhaltsverzeichnis
Wie ist das Universum strukturiert?
Das Universum erscheint auf extrem großen Skalen nahezu gleichmäßig verteilt. Doch in kleineren Entfernungen unter einer Milliarde Lichtjahre zeigt sich eine komplexe Struktur aus Materieansammlungen in Form von Superhaufen, Filamenten und ausgedehnten Leerräumen. Diese großräumigen Strukturen entstanden im Laufe von Milliarden Jahren durch die Gravitationskraft, die Materie in dichten Regionen anhäufte und andere Gebiete nahezu leer ließ.
Die neue Struktur, die Forschende nun identifiziert haben, befindet sich in einer Entfernung zwischen 416 und 826 Millionen Lichtjahren. Sie fällt durch ihre außergewöhnliche Größe auf und verläuft vom hohen Nordhimmel bis fast zum südlichen Ende des Himmels. Die Superstruktur besteht aus insgesamt 68 bekannten Galaxienhaufen, die eine geschätzte Gesamtmasse von 2,4 * 10^17 Sonnenmassen besitzen. Damit übertrifft sie die Sloan Great Wall, die mit etwa 1,1 Milliarden Lichtjahren bislang als größte sicher vermessene Struktur galt.
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Wie entstehen Superstrukturen? |
| Nach dem Urknall begann das Universum mit einer nahezu homogenen Verteilung von Materie. Doch durch kleine Schwankungen in der Dichte formten sich Regionen mit höherer und niedrigerer Materiekonzentration. Die Schwerkraft zog Materie in dichte Bereiche, wodurch sich im Laufe von Milliarden Jahren Galaxienhaufen, Superhaufen und schließlich gigantische Superstrukturen bildeten. |
| Diese Verteilung der Materie wird oft als kosmisches Netz oder kosmische Filamente bezeichnet. Dabei sind dichte Regionen durch Filamente aus Galaxien und Dunkler Materie verbunden, während sich dazwischen große, nahezu leere Bereiche – sogenannte Voids – erstrecken. |
Wie wurde die Struktur entdeckt?
Die Grundlage für diese Entdeckung bildet ein umfangreicher Katalog von Galaxienhaufen im nahen Universum. Dieser Katalog basiert auf Beobachtungen des deutschen Röntgensatelliten ROSAT, der 1990 erstmals mit einem hochauflösenden Röntgenteleskop den gesamten Himmel durchmusterte.
„Der Katalog wurde mit Hilfe des Röntgensatelliten ROSAT erstellt, der 1990 am MPE zum ersten Mal mit einem hochauflösenden Röntgenteleskop den gesamten Himmel erfasst hat“, erläutert Joachim Trümper, emeritierter Direktor des MPE und Leiter des ROSAT-Projekts.
Über Jahrzehnte hinweg arbeiteten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler daran, die im Katalog aufgeführten Galaxienhaufen präzise zu identifizieren und ihre Entfernungen zu bestimmen. Diese mühsame Arbeit ermöglichte die Rekonstruktion eines dreidimensionalen Modells der großräumigen Materieverteilung im Universum.
Die Methode ähnelt einer topografischen Landkarte, bei der Berge und Täler hervorgehoben werden, um die Geländeform darzustellen. In der kosmischen Kartierung markieren Galaxienhaufen die Regionen mit hoher Materiedichte, während die dazwischenliegenden Bereiche nur spärlich mit Galaxien besetzt sind.
Bedeutung für die Kosmologie
Die Entdeckung dieser gewaltigen Struktur hat weitreichende Implikationen für unser Verständnis des Universums. Sie spielt eine zentrale Rolle für die Untersuchung der kosmischen Expansion sowie für die Analyse der kosmischen Hintergrundstrahlung – der Strahlung, die kurz nach dem Urknall entstanden ist und Aufschluss über die frühe Entwicklung des Universums gibt.
Ein wichtiger Aspekt ist die Hubble-Konstante, die die Expansionsrate des Universums beschreibt. Großräumige Strukturen wie die neu entdeckte Superstruktur können Messungen dieser Konstante beeinflussen und zu präziseren Ergebnissen führen.
„Auch wenn es sich dabei nur um Korrekturen von wenigen Prozent handelt, werden diese mit zunehmender Genauigkeit der kosmologischen Beobachtungen immer wichtiger“, betont Gayoung Chon vom MPP.
Der Name: Quipu
Das Forschungsteam entschied sich, der Struktur den Namen „Quipu“ zu geben. Der Begriff stammt aus der Sprache der Inkas und bezeichnet ein System von Knoten in Schnüren, das für Buchhaltung und Kommunikation genutzt wurde. Die Form der Superstruktur erinnert an dieses Knotensystem, da sie aus einem langen Hauptstrang mit zahlreichen Verzweigungen besteht.
Die Namenswahl hat zudem einen geografischen Bezug: Ein Großteil der Entfernungsmessungen der Galaxienhaufen erfolgte an der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile. Dort befinden sich auch viele der archäologisch erhaltenen Quipus, die im Museum der Hauptstadt Santiago de Chile ausgestellt sind. So verbindet sich eine hochmoderne astronomische Entdeckung mit einem historischen Kommunikationssystem der Inkas.
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