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Laniakea – unsere kosmische Adresse Wie lautet unsere Adresse im Universum? Hessen Die Lokale Blase Außer der Sonne befinden sich zahlreiche uns bekannte Nachbarn in der Lokalen Blase, beispielsweise die Sterne Alpha Centauri (α Cen, Sternbild Zentaur), Sirius (α CMa, Großer Hund), Formalhaut (α PsA, Südlicher Fisch), Procyon (α CMi, Kleiner Hund), Mizar (ζ Uma, Großer Bär/Wagen), Regulus (α Leo, Löwe) und viele mehr (Abb. 1).
Abb. 1 Schematische Darstellung der Lokalen Blase.
Der Orion-Spiralarm
Abb. 2a Schematische Darstellung der Spiralarme der Milchstraße. Abb. 2b Schematische Darstellung der Position der Sonne (Sun) im Orion-Spiralarm (Orion Spur). Weitere Spiralarme in unserer galaktischen Nachbarschaft sind der Cygnus-Arm, der Perseus-Arm und der Sagittarius-Arm. Der Orion-Arm ist ein Spiralarmfragment. - © R. Hurt, Wikimedia Commons (2010)
Die Milchstraße und die Lokale Gruppe Unsere nächsten galaktischen Nachbarn sind beispielsweise die beiden Magellhanschen Wolken [1] und einige kleinere Galaxien sowie die riesige Andromedagalaxie (M31) [1] und die sie umgebenden kleineren Galaxien. M31 ist immerhin bereits rund 2,5 Millionen Lichtjahre von uns entfernt.
Abb. 3 Schematische Darstellung der Lokalen Gruppe.
Der Virgo-Galaxienhaufen Der Lokale Superhaufen Supergalaxienhaufen sind noch größere Anhäufungen von Galaxien und enthalten Dutzende von Galaxienhaufen, die wiederum oftmals selbst aus Hunderten von Galaxien bestehen. Die Ausdehnung eines Superhaufens ist oftmals unklar. Wir sind mit unserer Lokalen Gruppe ein Teil eines Supergalaxienhaufens. Bisher hielt man die Milchstraße und die Galaxien der Lokalen Gruppe für einen Teil des Virgo-Superhaufens. Erinnern Sie sich an den letzten Teil unserer kosmischen Adresse? ... Nein, sagen Wissenschaftler in der neuesten Ausgabe der Fachzeitschrift Nature [2], diese Adresse ist unvollständig. Wie misst man die Entfernung und Verteilung von Galaxien?
Abb. 4 Verteilung der Galaxien am Himmel Die obige Darstellung ist eine 2-dimensionale Karte der uns umgebenden Galaxien im Universum. Die 3-dimensionale Galaxienverteilung Das Ergebnis der Subtraktion ist eine Restgeschwindigkeit, die sog. Pekuliargeschwindigkeit oder Eigenbewegung einer Galaxie, die ihre individuelle Bewegung im Raum unabhängig von der Ausdehnung des Weltalls widerspiegelt. Dabei wird die Eigenbewegung einer Galaxie von der gravitativen Anziehung anderer Galaxien bzw. eines Haufens oder Superhaufens geprägt sowie von der Materieverteilung (auch die der sog. Dunklen Materie [1]) im zugehörigen Galaxienhaufen bzw. Superhaufen. Eine ältere Darstellung der 3-dimensionalen Verteilung der nahen Galaxienhaufen zeigt die nachstehende Abbildung (Abb. 5): Die Lokale Gruppe ist Teil des Lokalen (Virgo-Superhaufens und befindet sich in der Nähe des Centaurus-Haufens. Am linken Rand der Darstellung befindet sich die sog. Große Mauer [1].
Abb. 5 3-dimensionale (Geschwindigkeits-)Verteilung der Galaxien
Aus den Eigenbewegungen erhält man nicht nur die 3-dimensionale Verteilung der Galaxien bzw. der Materie, aus der sie bestehen, im Universum (wie in der obigen Darstellung), sondern vielmehr eine Karte der Bewegungsrichtung der Galaxien. Die grobe Idee zur Vermessung der Zugehörigkeit von Galaxien zu einem Superhaufen ist: Galaxien, die zu einem Supergalaxienhaufen gehören, werden von diesem angezogen und sollten daher eine Bewegung in Richtung dieses Superhaufens zeigen. Galaxien, die nicht zum Superhaufen gehören, zeigen andere Bewegungsrichtungen bzw. -muster. Das Ziel ist die Bestimmung der „Grenze“ des Superhaufens: wo ist er zu Ende, wie groß ist er und wie viele Galaxien gehören zum Lokalen Superhaufen? Neue Messungen und eine neue kosmische Adresse Dabei entdeckten die Forscher, dass die Hauptbewegungsrichtung der Galaxien in unserer Nachbarschaft eine „Grenze“ besitzt (so wie die Grenze eines Kontinentes). Diese Gravitationsgrenze markiert die Grenze unseres Lokalen Supergalaxienhaufens. Innerhalb dieser Grenze sind die Bewegungen der Galaxien „nach innen“ (in Richtung des Zentrums des Superhaufens) gerichtet – ähnlich kleinen Bergflüssen, die beim Hinabfließen in ein Tal zusammentreffen. (Abb. 6a-c)
Abb. 6a Bewegungsmuster der Galaxien innerhalb des
Die in der obigen Abbildung dargestellten Bewegung(srichtungen) entsprechen der in der nächsten Abbildung gezeigten Materieansammlung von Galaxienhaufen (wie dem Herkules-Supergalaxienhaufen oder dem Perseus-Pisces-Supergalaxienhaufen) [Abb. 6b].
Abb. 6b Bewegungen der Galaxien innerhalb des neu entdeckten Lokalen Supergalaxienhaufens mit den dazugehörigen bekannten Galaxienhaufen. Die Umgebung der Lokalen Gruppe als Teil der kosmischen Honigwabenstruktur mithilfe von Messungen der Eigengeschwindigkeit der Galaxien zeigt sich dann wie folgt (Abb. 6c):
Bei der genauen Betrachtung der Richtung der Eigengeschwindigkeiten aller gemessenen Galaxien ergeben sich zwei „Strömungsrichtungen“ (Abb. 7), links (schwarze Linien) in Richtung einer Linie zwischen Pavo-Indus und Norma, rechts (rote Linien) in Richtung des Perseus-Pisces-Supergalaxienhaufens. Die Lokale Blase (Local Void) und die Lokale Gruppe (farbige Pfeile) befinden sich in der Bildmitte.
Abb. 7 Richtungen der Eigenbewegungen der Galaxienhaufen
Die nachfolgenden Abbildungen (Abb. 8a und 8b) zeigen den linken Bereich der Abbildung 7: Die Bewegungen bzw. die dazugehörigen Galaxienhaufen konzentrieren sich in einer „Senke“ (Bildmitte), dem Mittelpunkt bzw. Anziehungszentrum des neu gefundenen Lokalen Supergalaxienhaufens, zu dem auch die Lokale Gruppe (farbige Pfeile) gehört.
Abb. 8a und 8b Konzentration der Eigenbewegungen der Galaxien und Galaxienhaufen
Tully und seine Kollegen fanden heraus, dass unser Lokaler Superhaufen rund 100 Mal größer und massereicher ist als zuvor angenommen; der Lokale Superhaufen erscheint wie ein neues Objekt am Himmel; die Forscher bezeichnen unser neues Zuhause als Laniakea-Superhaufen (kurz: Laniakea) [Abb. 9], der hawaiianische Ausdruck für „unermesslicher Himmel“4*.
Abb. 9 Simulation der Bewegungen von Galaxien des Laniakea-Superhaufens.
Laniakea enthält rund 100.000 Galaxien und besitzt einen Durchmesser von 520 Millionen Lichtjahren (160 Mio. pc3*). Die Milchstraße befindet sich am Rand von Laniakea. Die Gesamtmasse von Laniakea beträgt rund 100 Millionen Milliarden Sonnenmassen. Der neue Lokale Superhaufen enthält ebenso den Virgo-Galaxienhaufen sowie den Norma-Hydra-Centaurus-Galaxienhaufen. Der dem Laniakea-Superhaufen nächstgelegene Superhaufen ist der Perseus-Pisces-Superhaufen (Abb. 10), unser „Supernachbar“. Die Ergebnisse wurden in einem Video [6] zusammengefasst.
Abb. 10 Darstellung der Richtung der Galaxiengeschwindigkeiten: links der Laniakea-Supergalaxienhaufen (schwarze Linien) , rechts der Persseus-Pisces-Supergalaxienhaufen (rote Linien). [2]
Möglicherweise ist Laniakea sogar Teil einer noch größeren Struktur, so Tully. Die Forscher planen daher weitere Messungen, dabei sollen noch entferntere Galaxien vermessen werden, um die Bewegung der Milchstraße, der Lokalen Gruppe und ihrer Umgebung noch genauer zu bestimmen. Dann wollen die Wissenschaftler auch die Rolle des sog. Großen Attraktors[1], einer besonders dichten Region im intergalaktischen Galaxiengeflecht, klären, auf den sich viele Galaxien in unserer Nachbarschaft zubewegen, auch die Milchstraße und die Lokale Gruppe. Das Universum ist riesig groß und die in ihm enthaltenen Strukturen aus Materie und Galaxien enorm und wesentlich größer als wir bisher dachten. Dabei betrachten wir mit dem Laniakea-Superhaufen lediglich einen kleinen Teil des gesamten Universums, des kosmischen Super-Webs. Wir sind gespannt, welche weiteren neuen Erkenntnisse die Forscher innerhalb der nächsten Jahre finden und wie sich unsere neue kosmische Adresse weiter ändern wird: ... Falls Sie Fragen und Anregungen zu diesem Thema haben, schreiben Sie uns unter kontakt@ig-hutzi-spechtler.eu
Ihre
Quellenangaben: [1] Mehr Information zu astronomischen Begriffen unter [2] Tully, R. B., et al., Nature 513, 71-73 (2014) [3] Video „Laniakea Supercluster“ (englisch) [4] Pomarède, D., Courtois, H., Tully, R. B., IAU Symposium 289 (2012)
* Gould-Gürtel (engl. Gould's Belt) [1] ** Lichtjahr = Abkürzung Lj, astronomische Längeneinheit 3* Parsec = Parallaxensekunde, Abkürzung pc, astronomische Längeneinheit 4* Laniakea: Begriff zu Ehren polynesischer Seefahrer, die mithilfe ihres Wissens über den Himmel Fahrten im Pazifischen Ozean unternahmen # Brent Tully hat für seine Arbeiten zahlreiche Preise erhalten, beispielsweise den
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