Kosmische Choreographien
Das Forschungsprojekt "Cosmic Coreographies", kurz COSMICOR, untersucht die Verteilung und Bewegung von Satelliten-Zwerggalaxien um massereichere Galaxien, sowohl innerhalb als auch außerhalb der Lokalen Gruppe. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem Vergleich mit kosmologischen Erwartungen, die auf numerischen Simulationen der Strukturbildung beruhen.
Die Gruppe wird von Dr. Marcel S. Pawlowski geleitet und besteht aus mehreren Teammitgliedern (siehe unten). Das 5-Jahres-Programm wird seit 2021 als Leibniz-Nachwuchsgruppe im Rahmen des Leibniz-Wettbewerbs gefördert. Darüber hinaus werden wir über einen Klaus Tschira Boost Fund der German Scholars Organization unterstützt.
Hintergrund: Satellitengalaxien-Ebenen und andere Phasenraumkorrelationen
Die Existenz von Satellitengalaxien-Ebenen (siehe Abbildungen unten) ist eines der größten ungelösten Probleme der Nahfeldkosmologie. Wir wissen, dass die nächstgelegenen großen Galaxien im nahen Universum, einschließlich unserer Milchstraße (MW), solche Strukturen beherbergen: stark abgeflachte Verteilungen von Satellitengalaxien, die Anzeichen einer kohärenten Rotation zeigen, als ob ihr "orbitaler Tanz" eine kosmische Choreographie aufführen würde. Ähnlich extreme Anordnungen scheinen in kosmologischen Simulationen, die auf dem Modell der kalten dunklen Materie (Cold Dark Matter, CDM) basieren, äußerst selten zu sein. Diese Diskrepanz wird das Problem der Ebenen von Satellitengalaxien genannt.
Die "Vast Polar Structure", die Satellitenebene um die Milchstraße.
The great plane of satellite galaxies surrounding the Andromeda Galaxy M31.
The plane of satellite galaxies surrounding the massive elliptical galaxy Centaurus A.
Mit dem CDM-Modell haben wir eine erfolgreiche Theorie, die viele großräumige Merkmale des Universums erklärt. Allerdings ist diese nicht vollständig überzeugend bis wir das Satellitengalaxien-Ebenen Problem gelöst haben. Unser derzeitiges Verständnis der Ebenen von Satellitengalaxien ist jedoch begrenzt, da sich das Forschungsfeld bisher noch in einer Entdeckungsphase befand. Bessere numerische Modelle, ein noch nie dagewesener Zustrom von Daten über die MW-Satelliten und neue Beobachtungseinrichtungen bieten nun die Gelegenheit, in einen anderen Modus zu wechseln: eine umfassende Analyse der Ebenen und der damit verbundenen Phasen-Raum-Korrelationen und ihrer Spannung zum CDM-Modell.
Das Forschungsprojekt der COSMICOR-Gruppe ist einzigartig positioniert, um diese Herausforderung anzugehen. In den nächsten Jahren werden wir:
Überblick des Forschungsprojekts "Cosmic Choreographies"
- die dynamische Entwicklung von Satelliten-Phasen-Raum-Korrelationen in kosmologischen Simulationen identifizieren und charakterisieren, insbesondere in solchen simulierten Systemen, deren Umgebung der des nahen Universums sehr nahe kommt;
- Beobachtungsstudien von Satellitensystemen auf größere Stichproben ausweiten, und neuartiger Metriken von Phasen-Raum-Korrelationen entwickeln um die Herausforderungen beim Beobachten und Interpretieren weiter entfernter Galaxiensysteme zu bewältigen; und
- ein umfassenden Verständnisses des Infalls von Satellitengruppen unter den MW-Satelliten entwickeln, eine der vielversprechendsten Lösungen für das Problem der Ebenen von Satellitengalaxien darstellen.
Das Team
Aktuelle Mitglieder
- Dr. Marcel S. Pawlowski (Gruppenleiter)
- Dr. Salvatore Taibi (Postdoc)
- Jamie Kanehisa (Doktorand)
- Mariana Pouseiro Júlio (Doktorandin)
- Naoise Holmes (Master Student, Freie Universität Berlin)
- Emily St. Pier (Master Student, University of Surrey)
Ehemalige Mitglieder
- Pouria Adel (Bachelor Student, Humboldt University of Berlin), jetzt Master Student an der Universität Potsdam
- Prem Kumar (Master Student, University of Potsdam), jetzt Doktorand an der Universität Wien
- Dr. Pengfei Li (Humboldt Fellow), jetzt Professor an der Universität von Nanjing