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XMM-NEWTON
Blick auf zwei kollidierende Galaxienhaufen
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik
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15. Januar 2015

Beobachtungen des Galaxienhaufens RXCJ2359.5-6042 mit XMM-Newton deuten darauf hin, dass es sich bei dem Haufen um das Produkt der Verschmelzung zweier Galaxienhaufen handelt. Der kompakte Kern des einen Haufens ist dabei noch deutlich zu erkennen. Von der Untersuchung erhoffen sich die Forscher neue Erkenntnisse über das Wachstum dieser gewaltigen Strukturen.

RXCJ2359.5-6042

Röntgenbild des Galaxienhaufens RXCJ2359.5-6042, im Energieband zwischen 0,5 und 2 keV. Bild: MPE [Großansicht]

Galaxienhaufen sind die größten Bausteine des Universums, und sie wachsen immer noch weiter - vor allem durch Kollisionen mit anderen Galaxienhaufen. Neben Hunderten oder Tausenden von Galaxien enthalten diese Haufen auch heißes Gas, das hochenergetische Röntgenstrahlung aussendet. Diese Strahlung bildet die Struktur dieser riesigen Systeme perfekt ab.

"Röntgenbeobachtungen geben uns die besten Einblicke in die Struktur von Galaxienhaufen", erläutert Prof. Hans Böhringer, leitender Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE). Hunderte von Galaxienhaufen sind mittlerweile mit den modernen weltraumgestützten Röntgenteleskopen wie XMM-Newton der ESA und Chandra der NASA beobachtet worden. "Ungefähr in einem von zwanzig oder dreißig Systemen finden wir klare Beweise dafür, dass diese Galaxienhaufen derzeit eine Verschmelzung erleben."

Allerdings, so die Forscher, würde keine der bisherigen Beobachtungen ein derart interessantes Bild von einer Fusion zeigen, wie die neuen Daten des Galaxienhaufens RXCJ2359.5-6042, der auch unter der Bezeichnung Abell 4067 bekannt ist. Dieses Objekt wurde im Rahmen einer systematischen Suche nach Galaxienhaufen am Südhimmel in den Daten des Röntgensatelliten ROSAT in den 1990er Jahren entdeckt. Der Haufen ist etwa 1,35 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt.

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Neue, detailliertere Röntgenbeobachtungen von Böhringer und der MPE-Astrophysikerin Gayoung Chon zeigen jetzt, dass RXCJ2359.5-6042 Anzeichen einer Verschmelzung von einem kleinen, kompakten Haufen mit einem großen, weniger dichten System aufweist. In der neuen Röntgenansicht des Systems zeigt sich der große, ausgedehntere und weniger dichte Haufen in Form von schwächerer Röntgenemission, die sich hauptsächlich in Nord-Süd-Richtung erstreckt. Eingebettet in diesen Haufen ist eine sehr kompakte Röntgenquelle, die einen Schweif auf der Westseite nach sich zieht.

"Dies kann als die Überbleibsel eines kleinen, dichten Galaxienhaufens interpretiert werden, der in den größeren Haupthaufen gefallen ist", erklärt Chon. "Die sehr helle Quelle ist eindeutig ausgedehnt und ihr Röntgenspektrum stimmt mit relativ kühlem Gas bei einer Temperatur von weniger als 20 Millionen Grad überein. Demgegenüber hat das Gas des Haupthaufens eine Temperatur von etwa 40 Millionen Grad."

Beim Eindringen des kleineren Systems in den größeren Galaxienhaufen wurde offenbar die äußere Gashülle abgestreift und in die Länge gezogen; die äußeren Bereiche haben sich zum Teil bereits mit dem Gas des Haupthaufens vermischt. Der kompakte, kühle Kern des einfallenden Systems – ursprünglich das Zentrum des kleinen Galaxienhaufens - hat die Kollision aber bisher überlebt.

Diese Interpretation der Röntgendaten wird auch durch optische Aufnahmen des Systems gestützt, bei denen eine große Galaxie in der Mitte des kompakten Überrests zu sehen ist - wie sie in den meisten Fällen im Zentrum von Galaxienhaufen gefunden wird. "Wir können den Prozess der Verschmelzung hier sehr deutlich beobachten, da die Kollision fast in der Himmelsebene passiert", betont Chon. "Und wir können sogar das wahrscheinliche Schicksal dieser Verschmelzung in den nächsten Milliarden Jahren vorhersagen: Das Gas im Schweif wird sich mit dem Gas des Haupthaufens vermischen und der kühle Kern wird schließlich durch die Schwerkraft seinen Weg zur Mitte des Gesamtsystems finden, um dort den zentralen, kühlen Kern eines noch massereicheren Galaxienhaufens zu bilden."

Weitere Einsichten dazu, wie die äußeren Bereiche des einfallenden Haufens abgestreift werden und wie sich das Gas aus den beiden Komponenten mischt, erhoffen sich Chon und Böhringer von siebenfach tieferen Beobachtungen dieses Objekts. Hierfür wurde den Astronomen bereits Beobachtungszeit mit XMM-Newton bewilligt. Ein besseres Verständnis der Prozesse in diesem leicht durchschaubaren System sollte, so die Hoffnung, dazu beitragen, das Wachstum von Galaxienhaufen generell besser zu verstehen.

Über ihre Beobachtungen berichten Chon und Böhringer in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics erscheinen wird.

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Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik
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