Eine neue Karte des „Kosmischen Netzes“, das das Universum geformt hat, zeigt Anziehungspunkte im Lokaluniversum, sogenannte „Becken der Anziehung“, in bisher ungesehenen Details.
Die neue Karte wurde mithilfe von Informationen aus dem Cosmicflows-4-Datensatz erstellt und definiert Anziehungsbecken oder „Gravitationsquellen“, in denen die Schwerkraft dominiert, und zieht Galaxien detaillierter als je zuvor zusammen. Die Karte enthüllte auch eine Überraschung über unsere Heimatgalaxie. Die Forschung misst die Geschwindigkeit und Bewegung von 56.000 Galaxien und zeigt, dass unsere kosmische Heimat, die Milchstraße, wahrscheinlich Teil eines 1.000 Millionen Lichtjahre breiten Anziehungsbeckens namens „Shapely Basin“ ist, das auch das Anziehungsbecken des Laniakea-Superhaufens darstellt hingezogen.
Diese Anziehungsbecken sind von entscheidender Bedeutung für die Vervollständigung unserer „kosmischen Adresse“, die mit der Erde, dem Sonnensystem, der Milchstraße, dem Virgo-Cluster, dem Virgo-Supercluster, Laniakea und dem Shapely Basin beginnt, aber keine abschließende Zeile enthält. Diese letzte Adresse auf der kosmischen Hülle ist die hypothetisch größte Struktur im Universum, die Wissenschaftler das „Ende der Größe“ nennen.
„Die übergeordnete Struktur des Universums ist das kosmische Netz, das man sich als Spinnennetz oder Fischernetz in 3D vorstellen kann“, sagte Daniel Pomarède, ein kosmischer Kartograph oder „Kosmograph“ an der Universität Paris-Saclay, gegenüber Space. com. „Die Anziehungsbecken liegen über dieser Struktur, die die Knoten des Netzes umgibt, ihre Grenzen verlaufen durch die Hohlräume rund um die Knoten, und diese Grenzen schneiden die Filamente der dunklen Materie, die zwei Knoten verbinden.“
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Natürlich gibt es noch farbenfrohere Analogien als eine Postanschrift, die nicht von dieser Welt ist. In einem Tweet auf seinem X-Feed verglich der kosmische Kartograph die neu erstellte Karte des lokalen Universums und seiner Anziehungspunkte mit einem Outfit, das Swift am 1. Juni 2019 beim iHeartRadio Wango Tango-Konzert in Carson, Kalifornien, trug, und bezog sich dabei auf der Singer-Songwriter als „kosmologische Ikone“.
Taylor Swift als Anziehungspunkt im lokalen Universum pic.twitter.com/0HpeLEFBse4. Oktober 2024
Lassen Sie sich von diesem etwas frivolen Vergleich nicht täuschen; Die Erforschung dieser riesigen Regionen des Weltraums durch Pomarède und sein Team ist eine ernste Angelegenheit. Denn als Teil des kosmischen Netzes könnten diese Anziehungsbecken Aufschluss darüber geben, wie Galaxien wie die Milchstraße zu größeren Ansammlungen zusammenkamen und so das 13,8 Milliarden Jahre alte Universum entstand.
Ihre neue „kosmische Adresse“
Pomarède sollte alles über kosmologische Superstars wissen. Im Jahr 2014 war er einer der Entdecker des Laniakea-Superhaufens, der das Konzept der Anziehungsbecken bestätigte. Die Entdeckung von Laniakea erfolgte im Rahmen einer Untersuchung namens Cosmicflows-2, die zu dieser Zeit aus dem umfangreichsten Katalog von Galaxienbewegungen aller Zeiten bestand.
Dieses Projekt kartierte die Geschwindigkeiten von Galaxien, die sich mit einer Geschwindigkeit voneinander entfernen, die proportional zu ihrer relativen Entfernung ist, fast so, als wären sie in einem durch die Expansion des Universums verursachten Strom gefangen, den Astronomen „Hubble Flow“ nennen.
„Als wir unsere ersten Karten mithilfe des Cosmicflows-2-Katalogs erhielten, erschien eine 3D-Region, in der die kosmischen Strömungen auf den Großen Attraktor in der Nähe des Centaurus-Galaxienhaufens konvergieren, in die Richtung, in die sich unsere Galaxie bewegt“, sagte Pomarède. „Darüber hinaus konvergiert die kosmische Strömung auf andere, separate benachbarte Attraktoren. Dieses genau definierte Volumen hat eine Dimension von 500 Millionen Lichtjahren, und wir nannten es ein Becken der Anziehung und gaben ihm den Namen Laniakea.“
Nachfolgende Karten enthüllten die Existenz von zwei weiteren massiven kosmischen Strukturen: dem bereits erwähnten Shapley Basin of Attraction und dem Sloan Great Wall Basin of Attraction. Dank Cosmicflows-4 scheint es nun, dass Laniakea von Shapley angezogen wird.
Anziehungspunkte im Lokaluniversum – YouTube
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Wenn die schnelle Inflation des Kosmos vor 13,8 Milliarden Jahren zum Zeitpunkt des Urknalls gleichmäßig über den gesamten Kosmos verteilt gewesen wäre, hätte sie zu einem völlig glatten oder „homogenen“ Universum geführt.
„Das Universum wurde homogen und isotrop geboren und hatte überall und in alle Richtungen die gleichen durchschnittlichen Eigenschaften“, erklärte Pomarède. „Aber in den ersten Sekundenbruchteilen, während der sogenannten ‚Inflationsphase‘, erzeugten winzige Quantenfluktuationen des die Inflation antreibenden Feldes zufällig verteilte Fluktuationen des Dichtefeldes.“
Diese Quantenfluktuationen der Dichte wurden durch die schnelle Expansion des Universums zerstreut und verstärkt. Das Ergebnis war, dass einige Regionen auf Kosten anderer Regionen, die eine Unterdichte aufwiesen, leicht überdichtet wurden.
„Materie fließt von unterdichten zu überdichten Regionen, den Becken der Anziehung, wobei die sich entleerenden Regionen zu kosmischen Hohlräumen werden“, sagte Pomarède. „Die kosmischen Strömungen folgen Filamenten, die zu Knoten des kosmischen Netzes zusammenlaufen, wo wir große Materieansammlungen finden, in denen sich Galaxienhaufen bilden, daher die Anziehungsbecken.“
Dies führt zu einem großräumigen Universum, das nach Knoten entlang des kosmischen Netzes kategorisiert ist, die Tausende von Galaxien enthalten, sowie nach Hohlräumen, die wenig Materie und weniger Galaxien enthalten, wobei kosmische Flüsse Materie von ersterem zu letzterem transportieren. Daher waren diese Dichteschwankungen, auch wenn sie klein angefangen haben mögen, von entscheidender Bedeutung, da das Universum ohne sie homogen und glatt wäre und möglicherweise Ansammlungen von Materie wie Galaxien und Galaxienhaufen fehlen würde.
So wie der Fluss mächtiger Flüsse geologische Merkmale der Erde wie den Grand Canyon geformt hat, haben die kosmischen Strömungen Strukturen wie Galaxien, Galaxienhaufen und Superhaufen geformt.
„Die damit verbundenen Geschwindigkeiten von Galaxien werden ‚eigentümliche Geschwindigkeiten‘ genannt und können als Abweichungen vom Hubble-Gesetz angesehen werden, und wir nennen diese Bewegungen die kosmischen Strömungen“, fuhr er fort. „Das Faszinierende ist, dass diese besonderen Geschwindigkeiten wertvolle Informationen enthalten: Sie sagen uns, welchen Einflüssen die Galaxien ausgesetzt sind. Wenn sie sich beispielsweise in der Nähe einer massiven Struktur befinden, zeigt ihr Geschwindigkeitsvektor auf diese Struktur. Unsere Karten werden auf dieser Grundlage erstellt.“ Information.”
Der kosmische Kartenersteller erklärte, dass mit der Entdeckung der Anziehungsbecken eine neue Möglichkeit zur Kartierung des Universums entstanden sei, die es Wissenschaftlern ermöglichte, den Kosmos in benachbarte Zellen zu segmentieren und deren Grenzen zu definieren.
„Das ist ziemlich interessant, aber das Erstaunliche ist, dass wir mit dieser Kartierungstechnik Regionen des Universums kartieren können, die uns normalerweise verborgen bleiben, weil sie von unserer eigenen Galaxie, der Milchstraße, verdeckt werden“, sagte Pomarède. „Wenn in diesen Regionen Strukturen verborgen sind, üben sie einen Einfluss auf die Galaxien in unseren astronomischen Katalogen aus; daher sind wir in der Lage, sie zu kartieren.“
Dieser Ansatz sorgt bereits für Überraschungen. Das Team war schockiert, als es zufällig eine kugelschalenartige Struktur mit einem Durchmesser von 1 Milliarde Lichtjahren in der Galaxienverteilung auf der Cosmicflows-4-Karte entdeckte. Sie spekulieren, dass diese Hülle, die sie „Ho’oleilana“ nannten, das Überbleibsel einer einzelnen Quantenfluktuation im frühen Universum sein könnte.
Auf der Suche nach dem „Ende der Größe“
Die Bedeutung dieser Anziehungspunkte wird nur durch ihre atemberaubende Größe übertroffen. Um dies in einen Zusammenhang zu bringen: Unsere Heimatgalaxie ist etwa 100.000 Lichtjahre breit und die Entfernung zur unserer nächstgelegenen Galaxie, Andromeda, beträgt etwa 2 Millionen Lichtjahre. Laniakea hingegen ist unglaubliche 500 Millionen Lichtjahre breit und beherbergt eine Masse, die 100.000.000.000.000.000 Sonnen entspricht!
Das Team hat nun herausgefunden, dass sich Laniakea auf das Shapely Basin zubewegt, das mit einer Breite von 1.000 Millionen Lichtjahren etwa doppelt so groß ist.
„Dank dieser Analyse haben wir herausgefunden, dass die Milchstraße mit einer Wahrscheinlichkeit von 40 % zum Laniakea Basin of Attraction und mit 60 % zum Shapley Basin of Attraction gehört“, sagte Pomarède. „Neben der Frage nach unserem heimischen Anziehungsgebiet haben wir eine Karte zahlreicher weiterer Anziehungsgebiete bereitgestellt, von denen 15 eine Existenzwahrscheinlichkeit von mehr als 50 % haben.“
Erstaunlicherweise wird angenommen, dass die Sloan Great Wall mit einer Breite von unglaublichen 1,37 Milliarden Lichtjahren sogar noch größer ist als diese beiden anderen Knotenpunkte des Comic Web. Das zeigt, dass noch größere Strukturen kartiert werden müssen, einschließlich der größtmöglichen Struktur, dem Ende der Größe.
Das Team hat den Cosmicflows-2-Katalog, der 8.000 Galaxien kartierte, zweimal verbessert. Im Jahr 2016 basierte Cosmicflows-3 auf dem Fluss von 18.000 Galaxien, und jetzt, im Jahr 2024, sind im Cosmicflows-4-Katalog 56.000 Galaxien aufgeführt. Das ultimative Ziel des Projekts ist die Suche nach der ultimativen universellen Struktur und der letzten Zeile jeder kosmischen Adresse.
Pomarède erklärte, dass das Team wissen möchte, ob die beobachtete Größe des Endes der Größe mit dem Standardmodell der Kosmologie kompatibel ist. Anziehungsbecken bieten eine neue Möglichkeit, diese Frage zu betrachten und helfen dabei, die größte Struktur im lokalen Universum zu bestimmen, zu der wir gehören.
„Bedenken Sie auf der anderen Seite der kosmischen Entfernungsskala die Größe des beobachtbaren Universums: 48 Milliarden Lichtjahre im Radius. Da passen verdammt viele Anziehungsbecken hinein“, fuhr Pomarède fort. „Wir erweitern die Karte des Universums weiter! Die hier identifizierten dominanten Anziehungsbecken, Shapley, Hercules, Sloan Great Wall und South Pole Wall, wurden alle durch die Ränder unserer Daten begrenzt. Die aktuellen Daten sind nicht tief genug, um sie zu bestimmen.“ die äußeren Grenzen dieser dominanten Anziehungsgebiete, was bedeutet, dass sie durchaus viel größer sein können!
„In dieser Forschung kommen wir zu dem Schluss, dass wir das Ende der Größe nicht erreicht haben.“
Pomarède erläuterte die nächsten Schritte auf der laufenden Suche nach dem Ende der Größe. Ironischerweise bedeutet dies auch, dass wir uns auf die feinen Details dieser riesigen Strukturen konzentrieren müssen.
„Wir möchten uns mit konkreten Themen befassen. Zum Beispiel mit der Kosmographie des Sloan Great Wall Basin of Attraction“, schloss Pomarède. „Wir haben keine Details zum Inhalt dieser Struktur angegeben. Wir wissen nur, dass sie mit diesem 1,4 Milliarden Lichtjahre langen Filament namens Sloan Great Wall zusammenhängt, das 2005 entdeckt wurde. Langfristig gibt es viele Projekte.“ um speziellere Geschwindigkeiten zu erhalten, um unsere Daten zu erweitern.
Die auf Cosmicflows-4 basierende Forschung wurde in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.
