Wegen ihrer aufeinander wirkenden Schwerefelder sammeln sich Galaxien vorzugsweise in Gruppen, die als Galaxienhaufen bezeichnet werden. Solche können Hunderte bis hin zu einigen Tausend Galaxien enthalten. Jedoch sind auch sie nicht zufällig im Raum verteilt, sondern lassen großskalige Strukturen erkennen. Ihre Positionen definieren Randbereiche von großen Leerräumen im Universum und spinnen im All ein Netz von erhöhter Galaxien- und Materiedichte. An Schnittstellen dieses wabenähnlichen Gerüsts ist die Konzentration so hoch, dass sich die Galaxienhaufen zu noch größeren Systemen zusammenfügen – den so genannten Superhaufen.

Der Superhaufen Laniakea
© Tully, R.B. et al.: The Laniakea supercluster of galaxies. In: Nature 513, S.71-73, 2014, fig. 1
(Ausschnitt)
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Die Karten zeigen den Superhaufen Laniakea in supergalaktischen Koordinaten. Die Milchstraße befindet sich im Ursprung des Koordinatensystems, und 1000 Kilometer pro Sekunde entsprechen einer Entfernung von rund 43 Millionen Lichtjahren. Das Geschwindigkeitsfeld, entlang dem sich die Galaxien bewegen, ist durch die Fäden angedeutet.

Die Vermessung dieser größten Strukturen im Universum ist nicht einfach. An Hand der Daten von zahlreichen Rotverschiebungen und Abständen von Galaxien gelang es Astronomen um R. Brent Tully vom Institute of Astronomy an der University of Hawaii kürzlich, die Verteilung der Materie im lokalen Kosmos zu bestimmen und unterschiedliche Einflussbereiche voneinander abzugrenzen. Dazu bestimmten sie die wahren Geschwindigkeiten der Galaxien und somit das Geschwindigkeitsfeld, entlang dessen Feldlinien sich die Sternansammlungen bewegen. Dies wurde durch die bekannten Rotverschiebungen in Verbindung mit den davon unabhängigen Abstandsbestimmungen möglich. Somit ließen sich die Anteile der kosmischen Expansion aus den Fluchtgeschwindigkeiten herausrechnen und damit die wahren Geschwindigkeiten bestimmen.

Die Forscher benutzten diese so genannten Pekuliargeschwindigkeiten, um eine Karte zu erstellen. Sie zeigt das Geschwindigkeitsfeld, die Materieverteilung und zudem auch unterschiedliche Gebiete, welche die Wissenschaftler als "Anziehungstäler" (englisch: "basins of attraction") bezeichnen. Innerhalb der abgeschlossenen Bereiche ist die Bewegung der Galaxien nach innen gerichtet. Ihre Ränder begrenzen die benachbarten Zonen und erlauben damit eine Unterscheidung der einzelnen Superhaufen. Die Milchstraße befindet sich in den Außenzonen eines solchen, den die Forscher "Laniakea" nennen. Der Name stammt aus dem hawaiianischen und bedeutet "riesiger Himmel". Laniakea weist einen Durchmesser von rund 520 Millionen Lichtjahren auf und beinhaltet neben der Milchstraße rund 100 000 weitere Galaxien.

Die Ergebnisse verdeutlichen den Nutzen der Methode bei der Erforschung von Strukturen auf großen kosmischen Skalen. Das ist sowohl für die Untersuchung der Galaxienentstehung als auch für das Verständnis des gesamten Kosmos von großer Bedeutung. Lokale Strukturen können Hinweise auf die Größe von grundlegenden Parametern des kosmologischen Standardmodells liefern, beispielsweise der Dichte der Dunklen Energie.