Extragalaktische Astrophysik

Die Arbeitsgruppe von Tim Schrabback befasst sich mit Fragen der extragalaktischen Astrophysik und Kosmologie, beispielsweise bezüglich der Natur der dunklen Energie. Nach dem aktuellen Stand der Forschung scheint diese unsichtbare und vermutlich allgegenwärtige Komponente die kosmische Expansion zu beschleunigen und das Energiebudget im heutigen Universum zu dominieren. Ihre wahre physikalische Natur ist aber noch weitgehend unverstanden. Um der Beantwortung dieser und verwandter kosmologischer Fragestellungen näherzukommen, analysiert die Arbeitsgruppe umfangreiche astronomische Datensätze.

Der sogenannte schwache Gravitationslinseneffekt dient der Arbeitsgruppe als eines der primären astrophysikalischen Werkzeuge: Wenn die Lichtstrahlen entfernter Galaxien das Schwerefeld der Vordergrundmaterie durchlaufen, werden ihre beobachteten Bilder gemäß der Allgemeinen Relativitätstheorie verzerrt. Diese Verzerrungen lassen sich statistisch durch die Analyse der Bilder einer Vielzahl von Hintergrundgalaxien vermessen. Dies ermöglicht es, die von der unsichtbaren dunklen Materie dominierte Massenverteilung im Vordergrund zu rekonstruieren, kosmische Objekte wie Galaxien und Galaxienhaufen zu wiegen sowie Rückschlüsse über das kosmologische Modell abzuleiten.

Ein Arbeitsschwerpunkt der Gruppe ist die Verwendung von Gravitationslinsenmessungen zur Massenanalyse von Galaxienhaufen. Diese Messungen sind von entscheidender Bedeutung dafür, akkurate kosmologische Modelleinschränkungen aus Galaxienhaufendurchmusterungen abzuleiten. Hierzu arbeiten Mitglieder der Gruppe als Teil internationaler Kollaborationen (South Pole Telescope, Kilo Degree Survey, Dark Energy Survey, eROSITA) und analysieren zusätzlich Beobachtungsdaten vom Hubble-Weltraumteleskop und dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte. Die Arbeitsgrupppe leitete zum Beispiel die Analyse von Gravitationslinsendaten im Kontext der letzten kosmologischen Analyse der eROSITA Galaxienhaufenstichprobe (Details).

Der aktuelle Hauptschwerpunk der Forschungsarbeiten der Arbeitsgruppe liegt im Bereich der Analyse von Beobachtungsdaten der ESA Mission Euclid, welche seit Juli 2023 den extragalaktischen Himmel kartiert. Die Arbeiten der Forschungsgruppe werden durch mehrere FFG-geförderte Projekte (Siehe Kategorie Funding) und ein FWF/ESPRIT Projekt (Leitung: Dr. Laila Linke, Details) unterstützt.

Aktuelle Publikationen von Mitgliedern der Arbeitsgruppe

Aufnahme des supermassiven Galaxienhaufens RCS2J232727.7-020437 (Rotverschiebung 0.70, Winkelentfernung etwa 4,9 Mrd. Lichtjahre) mit der Advanced Camera for Surveys des NASA/ESA Hubbleweltraumteleskops (blauer und grüner Bildkanal, nur im Innenbereich) und der HAWK-I Kamera des Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (roter Bildkanal). Die Kontouren zeigen die aus der Analyse des schwachen Gravitationslinseneffekts rekonstruierte, von der unsichtbaren dunklen Materie dominierte Massenverteilung des Haufens. Im Vollbild (anklicken) sind neben den orange-gelblichen Haufengalaxien auch einige stark verzerrte Mehrfachbilder weit entfernter Hintergrundgalaxien sichtbar (starker Gravitationslinseneffekt).

Quelle: Schrabback et al. 2018, A&A 610, 85.