Symbolbild Galaxie

© ESA/Hubble & NASA, D. Leonard

Science
04/30/2020

Wie das Universum geformt wurde

Wo schon im frühen Universum dichte Gasklumpen entstanden sind, bildeten sich auch schneller Galaxien.

Forscher der Carnegie Institution for Science haben mithilfe einer Kombination zweier Methoden nachbilden können, wie das Universum geformt wurde. „Unsere Methode enthält neue und intuitive Einblicke darüber, wie die Schwerkraft das Wachstum der Strukturen im Universum von seiner Frühzeit aus angekurbelt hat“, sagt Co-Autor der Studie Andrew Benson.

Für die Untersuchung wurden über 70.000 Galaxien beobachtet und ein simples Modell zur Dichteentwicklung herangezogen.

Energiegeladene Partikel

Laut Sciencedaily entstanden die ersten Galaxien ein paar hundert Millionen Jahre nach dem Urknall. Damals bestand das Universum aus Unmengen extrem heißer, energiegeladener Partikel, die sich mit dem Urknall immer weiter im All ausgeweitet haben. Die Partikel kühlten ab und verschmolzen zu neutralem Wasserstoffgas. Doch wie hat sich das gesamte Weltall so strukturieren können, wie es jetzt ist?

Vor dieser Herausforderung stehen Astronomen seit jeher. Simulationsmodelle, die normalerweise angewandt werden, können nämlich nur einen begrenzten Ausschnitt im All nachbilden. Meist ist die Simulation einer Galaxie möglich, sogar sehr detailliert. Wird eine größere Region nachgebildet, ist die Auflösung schlechter und die Aussagekraft damit schwächer. Die Schwerkraft-basierte Interaktion aller Partikel im Universum sei laut den Carnegie-Forschern jedoch zu komplex, um sie mit einfacher Mathematik zu erklären.

70.000 Galaxien

Daher haben sie mithilfe von Beobachtungen die typische Entstehung von Materiedichten nachgebildet. Genutzt wurden Daten von über 70.000 Galaxien, die vom Las Campanas Observatorium in Chile innerhalb der vergangenen 10 Jahre erfasst wurden. Sie teilten die Galaxien je nach Masse in Gruppen ein, wobei Menge, Abstand und Art der Nachbar-Galaxien untersucht wurden.

Grundsätzlich wird die Bildung von Sternen und Galaxien durch den lokalen Schwerkraftkollaps von Gasen begünstigt. Laut den Forschern würden anfangs dichte Regionen mit der Zeit vergleichsweise noch dichter werden. Anders als bei Regionen mit geringerer Massekonzentration.

Das Ergebnis: Dichtere Stellen im Gas wurden noch dichter und formten Galaxien oder Galaxiehaufen, weniger dichte Stellen dünnten hingegen aus. Jene Regionen, in denen schon im frühen Universum also dichte Gasklumpen zu finden waren, beherbergten auch früh größere Galaxien und Galaxienhaufen. Dort, wo die Gaskonzentration geringer war, war die Entwicklung langsamer.

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