Pandoras Galaxienhaufen
Eine kosmische Massenkarambolage
Ein internationales Wissenschaftlerteam, angeführt von dem Heidelberger Astronomen Julian Merten, hat mit einer Reihe von erdgebundenen Teleskopen und Weltraumobservatorien, unter anderem dem Very Large Telescope der ESO und dem Hubble Space Telescope, den Galaxienhaufen Abell 2744 untersucht. So gelang es den Astronomen, die komplizierte und auch gewaltsame Vergangenheit des Galaxienhaufens aufzudecken. Abell 2744, den die Astronomen „Pandoras Galaxienhaufen“ getauft haben, scheint demnach das Ergebnis eines Zusammenstoßes von insgesamt mindestens vier verschiedenen Galaxienhaufen zu sein.
 © ESO
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Inhalt des Artikels
- » 1 - Eine kosmische Massenkarambolage
- » 2 - Phänomene im Galaxienhaufen Pandora
Eine kosmische Massenkarambolage
Das Durcheinander, das beim Zusammenstoß von großen Galaxienhaufen entsteht, stellt für Astronomen eine wahre Fundgrube an Informationen über den Verlauf solcher Kollisionen dar. Für Abell 2744, eines der außergewöhnlichsten und komplexesten Systeme von kollidierenden Haufen am gesamten Himmel, ist es nun einem internationalen Astronomenteam gelungen, den genauen Ablauf des 350 Millionen Jahre dauernden Zusammenstoßes zu rekonstruieren.
“Genau wie ein Unfallsachverständiger, der die Trümmerstücke wieder zusammensetzt, um die Unfallursache zu finden, können wir mit Beobachtungen solcher kosmischen Massenkarambolagen den Ereignissen auf die Spur zu kommen, die sich über hunderte von Millionen Jahren hinweg während des Zusammenstoßes abgespielt haben. So können wir entschlüsseln, wie sich große Strukturen im Universum bilden und wie verschiedene Arten von Materie wechselwirken, wenn sie miteinander kollidieren”, erklärt Julian Merten vom Heidelberger Zentrum für Astronomie, der Erstautor der Studie, in der die Auswertung der Beobachtungen des Galaxienhaufens Abell 2744 beschrieben wird.
“Wir haben dem Haufen den Spitznamen “Pandoras Galaxienhaufen” gegeben, weil durch die Kollision so viele verschiedene und teilweise seltsame Phänomene ausgelöst wurden”, fügt Renato Dupke hinzu, ein weiterer an der Studie beteiligter Astronom.
Durch die Kombination von Daten des Very Large Telescope der ESO, des japanischen Subaru-Teleskops, des Hubble-Weltraumteleskops von ESA und NASA sowie des NASA-Röntgensatelliten Chandra konnte Abell 2744 jetzt detaillierter untersucht werden als jemals zuvor.
Die einzelnen Galaxien des Haufens sind in den VLT- und Hubble-Aufnahmen deutlich zu erkennen. Sie machen allerdings – trotz ihrer imposanten Erscheinung – lediglich 5% von dessen Gesamtmasse aus. Der Rest besteht zu etwa 20% aus Gas, das so heiß ist, dass es nur im Röntgenbereich zu sehen ist, und zu etwa 75% aus Dunkler Materie, die komplett unsichtbar ist. Um den Ablauf der Kollision zu verstehen, mussten die Wissenschaftler die Verteilung dieser drei Materiearten in Abell 2744 genau kartieren.
Die Dunkle Materie ist besonders schwer aufzuspüren, da sie, wie der Name schon sagt, Licht weder aussendet noch absorbiert oder reflektiert. Sie verrät ihre Gegenwart allein durch ihre Schwerkraftwirkung. Daher verwendeten die Astronomen ein als Gravitationslinseneffekt bekanntes Phänomen, um die Verteilung dieser geheimnisvollen Materie im Galaxienhaufen zu ermitteln. Der Gravitationslinseneffekt bewirkt eine Ablenkung des Lichtes noch weiter entfernter Hintergrundgalaxien, das auf seinem Weg zu uns die Gravitationsfelder des Galaxienhaufens durchquert. Das Ergebnis ist eine charakteristische Verzerrung der Bilder der Hintergrundgalaxien in den VLT- und Hubble-Aufnahmen. Diese Verzerrung haben die Wissenschaftler für Abell 2744 im Detail dokumentiert und konnten daraus rekonstruieren, wo genau sich die unsichtbare Masse – und damit die Dunkle Materie – befindet.
Vergleichsweise einfacher gestaltet sich die Kartierung des heißen Gases in Abell 2744, denn das kann vom Chandra-Satelliten direkt beobachtet werden. Die Röntgenbeobachtungen sind dabei nicht nur von entscheidender Bedeutung, um die Verteilung des Gases zu bestimmen, sondern sie verraten auch die Winkel und Geschwindigkeiten, mit denen die einzelnen Teile des Galaxienhaufens zusammengestoßen sind.
“Genau wie ein Unfallsachverständiger, der die Trümmerstücke wieder zusammensetzt, um die Unfallursache zu finden, können wir mit Beobachtungen solcher kosmischen Massenkarambolagen den Ereignissen auf die Spur zu kommen, die sich über hunderte von Millionen Jahren hinweg während des Zusammenstoßes abgespielt haben. So können wir entschlüsseln, wie sich große Strukturen im Universum bilden und wie verschiedene Arten von Materie wechselwirken, wenn sie miteinander kollidieren”, erklärt Julian Merten vom Heidelberger Zentrum für Astronomie, der Erstautor der Studie, in der die Auswertung der Beobachtungen des Galaxienhaufens Abell 2744 beschrieben wird.
“Wir haben dem Haufen den Spitznamen “Pandoras Galaxienhaufen” gegeben, weil durch die Kollision so viele verschiedene und teilweise seltsame Phänomene ausgelöst wurden”, fügt Renato Dupke hinzu, ein weiterer an der Studie beteiligter Astronom.
Durch die Kombination von Daten des Very Large Telescope der ESO, des japanischen Subaru-Teleskops, des Hubble-Weltraumteleskops von ESA und NASA sowie des NASA-Röntgensatelliten Chandra konnte Abell 2744 jetzt detaillierter untersucht werden als jemals zuvor.
Die einzelnen Galaxien des Haufens sind in den VLT- und Hubble-Aufnahmen deutlich zu erkennen. Sie machen allerdings – trotz ihrer imposanten Erscheinung – lediglich 5% von dessen Gesamtmasse aus. Der Rest besteht zu etwa 20% aus Gas, das so heiß ist, dass es nur im Röntgenbereich zu sehen ist, und zu etwa 75% aus Dunkler Materie, die komplett unsichtbar ist. Um den Ablauf der Kollision zu verstehen, mussten die Wissenschaftler die Verteilung dieser drei Materiearten in Abell 2744 genau kartieren.
Die Dunkle Materie ist besonders schwer aufzuspüren, da sie, wie der Name schon sagt, Licht weder aussendet noch absorbiert oder reflektiert. Sie verrät ihre Gegenwart allein durch ihre Schwerkraftwirkung. Daher verwendeten die Astronomen ein als Gravitationslinseneffekt bekanntes Phänomen, um die Verteilung dieser geheimnisvollen Materie im Galaxienhaufen zu ermitteln. Der Gravitationslinseneffekt bewirkt eine Ablenkung des Lichtes noch weiter entfernter Hintergrundgalaxien, das auf seinem Weg zu uns die Gravitationsfelder des Galaxienhaufens durchquert. Das Ergebnis ist eine charakteristische Verzerrung der Bilder der Hintergrundgalaxien in den VLT- und Hubble-Aufnahmen. Diese Verzerrung haben die Wissenschaftler für Abell 2744 im Detail dokumentiert und konnten daraus rekonstruieren, wo genau sich die unsichtbare Masse – und damit die Dunkle Materie – befindet.
Vergleichsweise einfacher gestaltet sich die Kartierung des heißen Gases in Abell 2744, denn das kann vom Chandra-Satelliten direkt beobachtet werden. Die Röntgenbeobachtungen sind dabei nicht nur von entscheidender Bedeutung, um die Verteilung des Gases zu bestimmen, sondern sie verraten auch die Winkel und Geschwindigkeiten, mit denen die einzelnen Teile des Galaxienhaufens zusammengestoßen sind.
