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GALAXIEN
Entferntester Galaxienhaufen entdeckt
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik 
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11. Mai 2010

Ein internationales Astronomenteam hat einen Galaxienhaufen aus der Anfangszeit des Universums entdeckt: Die gemessene Entfernung von 9,6 Milliarden Lichtjahren ist nach Angaben der Forscher die größte, in der je ein Galaxienhaufen gefunden wurde. Die Beobachtungen im Infrarot- und Röntgenbereich zeigten, dass der Haufen hauptsächlich aus alten, massereichen Galaxien besteht, die sich in den frühen Phasen des Universums gebildet haben.

Galaxienhaufen

Dieses Falschfarbenbild hat eine Seitenlänge von 3,4 Bogenminuten (etwa ein Zehntel des Monddurchmessers). Die Pfeile deuten auf Galaxien, die sich wahrscheinlich in gleicher Entfernung befinden; sie häufen sich in der Bildmitte. Die Konturlinien entsprechen der Röntgenleuchtkraft des Haufens. Galaxien mit einer bestätigten Entfernungsmessung von 9,6 Milliarden Lichtjahren sind durch Kreise hervorgehoben. Die Kombination der Röntgendaten und massereichen Galaxien zeigt, dass es sich vermutlich um einen gravitativ gebundenen Haufen handelt. Bild: Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik [Großansicht]

Galaxienhaufen sind die größten Bausteine des Universums. Unsere Galaxie, die Milchstraße, ist Teil des Virgo-Haufens, der aus 1000-2000 Galaxien besteht. Durch die Beobachtung von weit entfernten Galaxien und Haufen können die Astronomen außerdem die Zeit zurückdrehen, da das Licht, wenn es die Erde erreicht, bereits Millionen oder Milliarden Jahre unterwegs war und wir deshalb eine Situation sehen, die weit in der Vergangenheit liegt.

Ein internationales Team aus Astronomen vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, der Universität Tokio und der Universität Kyoto haben nun einen Galaxienhaufen entdeckt, der - nach Angaben der Wissenschaftler - weiter entfernt ist als alle bislang bekannten. Mithilfe von Beobachtungen des Subaru/XMM-Newton-Deep-Fields im Röntgenbereich konnten sie die Einzelgalaxien als Haufenmitglieder identifizieren und Infrarot-Beobachtungen mit dem Subaru-Teleskop führten zur Entfernungsmessung.

Eine Besonderheit bestand darin, dass die Astronomen Infrarot-Wellenlängen verwendeten, die für das bloße Auge unsichtbar sind. Dies ist nötig, da das Licht weit entfernter Galaxien aufgrund der Ausdehnung des Universums vom sichtbaren zum infraroten Wellenlängenbereich verschoben wird. Das MOIRCS-Instrument (Multi-Object Infrared Camera and Spectrometer) am Subaru-Teleskop arbeitet im Nah-Infrarotbereich, wo diese Galaxien am leuchtstärksten sind.

"Das MOIRCS-Instrument hat eine extrem hohe Leistungsfähigkeit, wenn es darum geht, Entfernungen von Galaxien zu bestimmen; nur dadurch waren unsere schwierigen Beobachtungen möglich", sagt Masayuki Tanaka von der Universität Tokio. "Obwohl wir bei dieser Distanz nur einige Galaxien nachweisen konnten, gibt es überzeugende Hinweise, dass es sich wirklich um einen gravitativ gebundenen Haufen handelt."

Dass die einzelnen Galaxien wirklich durch die Schwerkraft zusammengehalten werden, wird durch Beobachtungen in einem ganz anderen Wellenlängenbereich gestützt. Die Materie zwischen den Galaxien in Haufen wird auf extreme Temperaturen aufgeheizt und emittiert Licht bei Wellenlängen, die viel zu kurz sind um sie mit bloßem Auge sehen zu können. Das Team nutzte deshalb das XMM-Newton-Weltraumobservatorium um diese Strahlung im Röntgenbereich nachzuweisen.

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"Obwohl es schwierig war, die Röntgenphotonen mit einer effektiven Spiegelgröße zu sammeln, die nur etwa der eines Gartenteleskops entspricht, konnten wir klar die Handschrift des heißen Gases im Haufen nachweisen", sagt Alexis Finoguenov vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik.

Die Kombination der Beobachtungen in diesen beiden (für das Auge) unsichtbaren Wellenlängenbereichen führte so zu der bahnbrechenden Entdeckung des Galaxienhaufens in einer Entfernung von 9,6 Milliarden Lichtjahren - etwa 400 Millionen Lichtjahre weiter entfernt und damit weiter in die Vergangenheit zurück als der vorherige Rekordhalter.

Eine Analyse der Beobachtungsdaten der einzelnen Galaxien zeigt, dass der Haufen bereits eine Fülle an alten, massereichen Galaxien enthält, die etwa zwei Milliarden Jahre früher entstanden sind. Da sich die dynamischen Prozesse der Galaxien-Alterung langsam vollziehen, bedeutet die Anwesenheit dieser Galaxien, dass der Haufen durch die Verschmelzung von massereichen Galaxiengruppen entstanden ist. Während diese Galaxien rötlich scheinen, sind jungen, helle, blaue Galaxien - was auf eine aktive Sternentstehung hindeutet - relativ selten. Der Haufen ist deshalb ein ideales Labor, um die Entwicklung von Galaxien zu untersuchen, als da Universum gerade einmal ein Drittel seines jetzigen Alters hatte.

Da entfernte Galaxienhaufen außerdem die großräumigen Strukturen im Universum und ursprüngliche Dichtefluktuationen widerspiegeln, werden diese und ähnliche Beobachtungen in Zukunft wichtige Informationen für Kosmologen liefern. Die bisherigen Ergebnisse zeigen bereits, dass die derzeitigen Infrarotgeräte detaillierte Informationen über weit entfernte Galaxien liefern können, und das die Kombination mit Röntgendaten ganz neue Möglichkeiten eröffnet. Das Team wir die Suche nach weit entfernten Galaxienhaufen deshalb fortsetzen.

"Entfernteste Galaxienhaufen" wurden allerdings schon von anderen Astronomenteams gefunden (astronews.com berichtete) und teilweise waren diese auch weiter entfernt als der jetzt präsentierte Fund. Natürlich dürfte es immer Diskussionen darüber geben, wann eine Entdeckung wirklich die Bezeichnung "Galaxienhaufen" verdient.

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siehe auch
Galaxien: Galaxienhaufen in Rekordentfernung - 3. April 2008
VLT: Der am weitesten entfernte Galaxienhaufen - 10. April 2002
Links im WWW
Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik
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