Laniakea, unsere kosmische Heimat

Unsere Milchstraße ist die zweitgrößte Galaxie in der fünf bis acht Millionen Lichtjahre großen lokalen Gruppe aus etwa 60 Sternsystemen. Viele Galaxien bilden noch größere Ansammlungen, Galaxienhaufen aus einigen hundert bis tausend Galaxien. Galaxiengruppen und -haufen wiederum formen im Kosmos ein Netz aus Filamenten, deren Knotenpunkte die Super-Galaxienhaufen bilden. Diese Strukturen zeigen sich sowohl in numerischen Simulationen der kosmischen Strukturentwicklung, als auch in spektroskopischen Galaxien-Surveys. Das Problem: Die großen Strukturen sind so miteinander verknüpft, gehen so ineinander über, dass sich insbesondere für Super-Galaxienhaufen keine klaren Grenzen finden lassen. Deshalb ist bislang auch unklar, wie groß der Superhaufen ist, zu dem unsere Milchstraße gehört.

Das hat sich jetzt geändert. Brent Tully von der University of Hawaii und seine Kollegen aus Frankreich und Israel präsentieren ein neues Verfahren, mit dem sich die Grenzen von Superhaufen dynamisch festlegen lassen. Dazu verwenden die Astrophysiker nicht wie bei bisherigen Verfahren nur die kosmologischen Rotverschiebungen, also die Entfernungen von Galaxien als Input, sondern auch ihre pekuliaren Geschwindigkeiten, die Abweichung ihrer Radialbewegung vom Hubble-Fluss der kosmischen Expansion. Dabei konnten die Forscher auf eigene Vorarbeiten zurückgreifen: Erst im vergangenen Jahr veröffentlichten Tully und Kollegen Cosmic Flows-2, eine Katalog der Entfernungen und Radialgeschwindigkeiten von etwa 8000 Galaxien mit Entfernungen von bis zu 300 Millionen Lichtjahren.

Mithilfe einer Wiener-Filterung rekonstruieren Tully und seine Kollegen aus diesen Daten das lokale Geschwindigkeitsfeld der Galaxien, wobei sie die Strukturentstehung im Rahmen des derzeitigen Standardmodells als Eingangsvoraussetzung verwenden. Interessant ist nun, dass das resultierende Geschwindigkeitsfeld Divergenzen aufweist, Flächen im Raum, auf denen sich die mittlere Bewegungsrichtung der Galaxien umkehrt. Als Super-Galaxienhaufen definieren die Forscher nun den Raum, der vollständig von einer solchen Divergenz-Fläche umschlossen ist und in dem die Galaxienbewegung – nach Abzug des Hubble-Flusses – nach innen gerichtet ist. Denn, so das Argument, die gewaltige Masse des Superhaufens zieht die Galaxien an, sie sollten also eine Bewegung in Richtung dieser Anziehung zeigen.

Tatsächlich finden Tully und seine Kollegen eine solche geschlossene Fläche, die eine gewaltige Region einschließlich unserer Milchstraße umhüllt: Sie hat eine Ausdehnung von 500 Millionen Lichtjahren und enthält etwa einhunderttausend Galaxien und eine Gesamtmasse von 1017 Sonnenmassen. „Laniakea“ haben die Astrophysiker diesen lokalen Superhaufen getauft, das bedeutet in der Sprache der polynesischen Ureinwohner der Hawaii-Inseln „immenser Himmel“. Doch selbst solche immensen Gebilde sind möglicherweise nicht die größten Strukturen im Kosmos: Tully und seine Kollegen finden in den Daten Hinweise darauf, dass sich Laniakea in Richtung einer weiteren Struktur bewegt, die noch größer und sehr weit entfernt ist. Bislang gebe es aber nicht genügend Daten, um Aussagen über die Größe und Zusammensetzung dieser hypothetischen Super-Struktur zu machen.

Rainer Kayser