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+++ FORSCHUNGSTICKER UNI BONN: Astrophysik +++
Unter Federführung der Universität Bonn hat ein Forschungsteam um Prof. Dr. Pavel Kroupa vom Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik herausgefunden, dass Galaxienhaufen etwa doppelt so schwer sind wie bisher angenommen. Die zusätzliche Masse stammt überwiegend von Neutronensternen und stellaren schwarzen Löchern und erklärt zugleich die beobachteten Mengen schwerer Elemente.
UM WAS GEHT ES?
Galaxienhaufen sind die größten gravitations-gebundenen Strukturen im Universum, doch ihre Masse und Zusammensetzung sind bis heute nur unvollständig erforscht. In einer neuen Studie unter Leitung von Prof. Dr. Kroupa wurde untersucht, wie Sternenpopulationen und Materie in den Haufen verteilt sind. Mithilfe der in Bonn entwickelten Integrated Galaxy-wide Initial Mass Function (IGIMF)-Theorie konnten realistische Sternpopulationen berechnet und die Gesamtmassen der Haufen bestimmt werden.
WAS IST DAS WICHTIGSTE ERGEBNIS?
Die Studie zeigt, dass Galaxienhaufen etwa doppelt so schwer sind wie bisher angenommen. Die neu bestimmten Massen stimmen gut mit den Vorhersagen der Milgromschen Gravitationstheorie (MOND) überein. Die Newtonsche Theorie mit Dunkler Materie liefert hingegen keine korrekten Ergebnisse, da die dafür benötigte Menge an Dunkler Materie nur noch etwa halb so groß ist wie bisher angenommen.
WELCHEN ANSATZ HABEN DIE FORSCHENDEN GEWÄHLT?
Seit 2003 wurde auf Basis astrophysikalischer Beobachtungsdaten die IGIMF-Theorie schrittweise entwickelt. Ab 2019 wurden zudem internationale Computerprogramme aufgebaut, die Berechnung der zeitlichen Entwicklung von Leuchtkraft, Spektren und chemischer Anreicherung ganzer Galaxien erlauben.
WAS WAR DIE HERAUSFORDERUNG?
Für die Studie mussten die Forschenden eine große Menge an Beobachtungsdaten zu zahlreichen Galaxiehaufen zusammentragen, darunter Daten aus Gravitationslinsenmessungen sowie detaillierte Informationen über die einzelnen Galaxien. Auf dieser Grundlage mussten die Sternpopulationen jeder Galaxie neu berechnet werden, um abschließend die Gesamtmasse der Haufen bestimmen zu können.
GIBT ES EINEN ANWENDUNGSBEZUG?
Nein, es handelt sich um reine Grundlagenforschung. Die Ergebnisse liefern jedoch ein neues Verständnis der Verknüpfung von Raumzeit und Materie, das in Zukunft potenziell zu neuen Technologien führen kann.
WER WAR BETEILIGT?
Neben dem Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik der Universität Bonn waren das Astronomische Institut der Karls-Universität Prag sowie das Institute for Advanced Studies in Basic Sciences (IASBS) der Universität Zanjan, Iran, an der Studie beteiligt.
Prof. Dr. Pavel Kroupa
Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik
Universität Bonn
Tel. 0228/73-6140
E-Mail: pkroupa@uni-bonn.de
Dong Zhang, Akram Hasani Zonoozi and Pavel Kroupa: Revisiting the missing mass problem in MOND for nearby galaxy clusters, Physical Review D (PRD), DOI: https://doi.org/10.1103/mp3f-q5dc, vorab über arXiv: https://arxiv.org/abs/2602.06082
Criteria of this press release:
Journalists, all interested persons
Physics / astronomy
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
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