Astronomie ohne Teleskop – Am Rande des Größten

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Von Steve Nerlich in Universe Today – Übersetzt von Harald Horneff
Die sogenannte „Edge of Greatness“ (etwa “Am Ende des Größten”) liegt da, wo man die Suche auf-gibt, noch mehr Superlative zu finden, um die großskaligen Objekte im Universum zu beschreiben. Gegenwärtig ziehen die meisten Kosmologen diese Linie bei dem Sloan Great Wall – einer annähernd geordneten Ansammlung galaktischer Supercluster, die einen riesigen Void (leerer Raum) von einem anderen riesigen Void trennen.
Jenseits der „Edge of Greatness“ ist es das Beste, das Universum als eine holistische, also ganz-heitliche Einheit aufzufassen – und bei dieser Größenordnung geht man von einem isotropen und homogenen Universum aus, was auch unbedingt vorausgesetzt werden muß, damit man unsere gegen-wärtigen kosmologischen, mathematischen Arbeiten überhaupt erstellen kann. An der äußersten Grenze zum Größten findet man schließlich das kosmische Netz.
Das kosmische Netz ist nicht etwas, was wir direkt beobachten können, da seine dreidimensionale Struktur aus Rotverschiebungsdaten abgeleitet ist, um die relative Entfernung der Galaxien ebenso wie ihre scheinbare Position am Himmel erkennen zu lassen. Wenn man alles zusammenfügt, scheint die sich ergebende dreidimensionale Struktur ein komplexes Netz zu sein, das sich aus galaktischen Haufenfilamenten aufbaut, die an Superhaufenknoten miteinander verbunden und von gewaltigen Leerräumen durchsetzt sind. Diese Leerräume sehen Blasen ähnlich – sodaß man über eine Struktur wie dem Sloan Great Wall spricht, als wäre es die äußere Oberfläche von solch einer Blase. Insgesamt spricht man beim kosmischen Netz davon, daß es ein „schaumiges“ Erscheinungsbild hat.
Es wird vermutet, daß die großen Voids bzw. Blasen, um die herum das kosmische Netz aufgebaut zu sein scheint, sich aus winzigen Senken in der ursprünglichen Energiedichte (die in der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung gesehen werden können) bildeten, obgleich ein beweiskräftiger Zusammenhang dafür noch geliefert werden muß.
Es ist ziemlich gut dokumentiert, daß sich die Andromeda-Galaxie wohl auf einem Kollisionskurs mit der Milchstraße befindet und mit ihr in 4.5 Milliarden Jahren zusammenstößt. Dies belegt, daß sich nicht jede Galaxie im Universum von jeder anderen Galaxie im Universum entfernt – dies ist nur eine allgemeine Tendenz. Jede Galaxie hat in der Raumzeit ihre Eigenbewegung, der sie vermutlich weiter folgt, trotz der zu Grunde liegenden Expansion des Universums.
Es könnte sein, daß der größte Beitrag zur zunehmenden Entfernung zwischen Galaxien auf die Aus-dehnung der Leerräume anstatt auf die gleichmäßige universelle Expansion zurückzuführen ist. Es scheint, als ob die Gravitation mit einem Schlag ihren Griff auf entfernte Strukturen verliert – die Expansion (oder wenn man so will, die Dunkle Energie) übernimmt das Zepter und der Abstand beginnt ungebremst zu wachsen. Doch anderswo bewerkstelligen es Galaxienhaufen und Superhaufen trotzdem, zusammen zu bleiben. Dieses Bild steht im Einklang mit Edwin Hubble’s Entdeckung, daß die große Mehrzahl der Galaxien sich von uns entfernt, auch wenn sich nicht alle Galaxien gleich-mäßig voneinander fortbewegen.
van de Weygaert et al. untersuchen das kosmische Netz aus der Perspektive der Topologie – ein Zweig der Geometrie, der auf die räumlichen Eigenschaften schaut, die bei Objekten erhalten bleiben, die Umformungen durchlaufen. Dieser Denkansatz scheint ideal zu sein, um die sich entwickelnden groß-skaligen Strukturen eines expandierenden Universums zu modellieren.
Das unten genannte Papier stellt einen ersten Arbeitsschritt dar, zeigt aber schon, daß eine kosmische Netzstruktur leicht durch die Annahme nachgestellt werden kann, wenn alle Datenpunkte (d.h. Galaxien) sich von einem zentralen Punkt des Leerraums, dem sie am nächsten liegen, nach außen bewegen. Diese Regel erzeugt Alpha-Konturen, dies sind verallgemeinert gesagt Oberflächen, die man über Datenpunkte (hier Galaxien) legen kann. Als Ergebnis erhält man ein mathematisch modelliertes und schaumig aussehendes kosmisches Netz.
Weiterführende Literatur (im Internet zu finden unter):

arXiv:1006.2765v1
Rien van de Weygaert, Gert Vegter, Erwin Platen, Bob Eldering, Nico Kruithof
Alpha Shape Topology of the Cosmic Web (2010)

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