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ABELL 2744
Intergalaktische Unfallforschung
von Stefan Deiters
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22. Juni 2011

Durch eine detaillierte Untersuchung des Galaxienhaufens Abell 2744 rekonstruierte ein internationales Astronomenteam, dass der Haufen durch eine Kollision von gleich vier einzelnen Galaxienhaufen entstanden sein muss. Durch diese galaktische Karambolage kam es zu einigen merkwürdigen Effekten, die zuvor noch nie zusammen beobachtet wurden.

Abell 2744

Der Galaxienhaufen Abell 2744. Für dieses Bild wurden Daten von VLT, Hubble und Chandra kombiniert. Das von Chandra beobachtete heiße Gas ist in rosa dargestellt. Überlagert in blau ist die errechnete Massenverteilung des Haufens. Bei der Masse handelt es sich größtenteils um Dunkle Materie. Bild: NASA, ESA, ESO, CXC & D. Coe (STScI)/J. Merten (Heidelberg/Bologna)  [Großansicht]

Die Kollision von Galaxienhaufen gehört zu den wohl faszinierendsten Ereignissen im Universum - und auch zu den lehrreichsten. Durch die Untersuchung von Abell 2744, einer der komplexesten und ungewöhnlichsten Galaxienhaufen überhaupt, konnte ein internationales Astronomenteam nun rekonstruieren, wie dieser in den vergangenen 350 Millionen Jahren zu dem wurde, was er heute ist. Dazu verwendeten sie mehrere leistungsfähige Teleskope - auf der Erde und im Weltall.

"Wie bei einem Autounfall anschließend nach dem Unfallhergang gefahndet wird, konnten wir unsere Beobachtungen dieser kosmischen Karambolage dazu nutzen, die Geschehnisse zu rekonstruieren, die sich über einen Zeitraum von mehreren 100 Millionen Jahren ereignet haben müssen", erläutert Julian Merten vom Institut für Theoretische Astrophysik der Universität Heidelberg, einer der leitenden Wissenschaftler der Studie. "So lernen wir etwas darüber, wie Strukturen im Universum entstehen und wie die verschiedenen Formen von Materie miteinander wechselwirken, wenn sie aufeinandertreffen."

"Wir haben dem Galaxienhaufen den Spitznamen 'Haufen der Pandora' gegeben, da durch die Kollision so viele merkwürdige Phänomene sichtbar wurden", ergänzt Renoto Dupke von der University of Michigan, der auch zum Team gehörte. "Einige dieser Phänomene hat man zuvor noch nie beobachtet." Für die Studie wurden Untersuchungen des Haufens mit dem Very Large Telescope (VLT) der ESO, dem Weltraumteleskop Hubble, dem japanischen Subaru-Teleskop und dem NASA-Röntgenteleskop Chandra kombiniert. Die Ergebnisse werden in der Fachzeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht.

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Die Galaxien in Abell 2744 sind auf den Bildern des VLT oder von Hubble deutlich zu erkennen. Sie machen allerdings weniger als fünf Prozent der Haufenmasse aus. Etwa 20 Prozent der Masse sind Gas, das nur im Röntgenbereich zu sehen ist. Bei rund 75 Prozent handelt es sich um Dunkle Materie, die man gar nicht direkt beobachten kann. Um aber herauszufinden, was genau in Abell 2744 vor sich geht, mussten die Astronomen alle drei Bestandteile des Galaxienhaufens kartieren.

Besonders schwierig ist dies natürlich bei der Dunklen Materie, die sich nur durch ihre gravitative Anziehungskraft verrät. Die Astronomen bedienten sich daher eines Tricks und nutzten ein als Gravitationslinsen-Effekt bekanntes Phänomen. Das Licht entfernter Galaxien wird nämlich durch große Massenansammlungen abgelenkt. Aus diesem Grund erscheinen auf den Bildern von Hubble und dem VLT einige Galaxien im Hintergrund etwas verzerrt. Durch eine gründliche Analyse dieser Verzerrungen lässt sich dann die Massenverteilung des Haufens bestimmen und damit auch die der  Dunklen Materie.

Die Verteilung des heißen Gases konnten die Wissenschaftler dann mit Hilfe des Röntgenteleskops Chandra ermitteln. Durch diese Beobachtungen erfuhren sie zudem auch mehr über Geschwindigkeit und den Winkel mit der die Komponenten kollidierten. Die Ergebnisse hielten einige Überraschungen bereit: "Abell 2744 scheint innerhalb der letzten rund 350 Millionen Jahre aus vier einzelnen Galaxienhaufen in einer Reihe von Kollisionen entstanden zu sein", fasst Dan Coe vom Space Telescope Science Institute in Baltimore, ein weiterer Leiter der Studie, die Ergebnisse zusammen. "Die komplizierte und ungleichmäßige Verteilung der verschiedenen Arten von Materie ist sehr ungewöhnlich und faszinierend."

Durch den komplexen Zusammenstoß scheinen sich Teile der Dunklen Materie und des heißen Gases voneinander getrennt zu haben, so dass sie sich jetzt in unterschiedlichen Regionen voneinander und getrennt von den sichtbaren Galaxien befinden. Damit lassen sich in Abell 2744 verschiedene Phänomene in einem Haufen beobachten, die zuvor nur einzeln untersucht werden konnten (astronews.com berichtete).

So ist in der Nähe des Zentrums des Haufens ein von den Forschern als "Bullet" ("Geschoß") bezeichneter Bereich erkennbar, der dort entstanden ist, wo das Gas eines Haufens auf das eines anderen getroffen ist und sich so eine Stoßwelle ausgebildet hat. Die Dunkle Materie hingegen wurde dadurch nicht beeinflusst und hat sich einfach weiterbewegt. In anderen Regionen des Haufens finden sich Galaxien und Dunkle Materie, aber kein heißes Gas. Das Gas, so die Vermutung der Astronomen, könnte während der Kollision praktisch abgestreift worden sein.

Im äußeren Bereich des Haufens gab es weitere Überraschungen: So entdeckten die Wissenschaftler in einer Region sehr viel Dunkle Materie jedoch keine hellen Galaxien oder heißes Gas. Sie fanden zudem eine offenbar herausgeschleuderte Ansammlung von Gas, die der zugehörigen Ansammlung Dunkler Materie vorauseilt und nicht etwa nachfolgt. Diese merkwürdige Konstellation könnte Informationen über das Verhalten von Dunkler Materie liefern und vielleicht auch darüber, wie die einzelnen Bestandteile des Universums miteinander wechselwirken.

Die Astronomen sind bereits mit weiteren Untersuchungen von Abell 2744 beschäftigt, um noch mehr über diesen ungewöhnlichen und faszinierenden Haufen zu erfahren.

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Intergalaktische Unfallforschung in Abell 2744. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
Bild des Tages - 23. Juni 2011: Abell 2744
Galaxienhaufen: Kollision enttarnt erneut Dunkle Materie - 27. August 2008
Chandra: Galaxienhaufenkollision enthüllt Dunkle Materie - 22. August 2006
Links im WWW
ESO
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