CHANDRA, HUBBLE & KECK
Galaxienhaufen in Mega-Kollision
von Stefan Deiters
astronews.com
17. April 2009

Mit Hilfe von Daten des Röntgenteleskops Chandra, des Weltraumteleskops Hubble und des Keck-Teleskops auf Hawaii gelang es Astronomen eine der wohl beeindruckendsten Kollisionen im Universum zu entschlüsseln. In 5,4 Milliarden Lichtjahren Entfernung sind daran vier Galaxienhaufen beteiligt. Es ist das erste Mal, dass so eine Mega-Kollision dokumentiert wurde.

Blick auf MACSJ0717.5+3745. Bild: NASA / CXC / IfA / C. Ma et al. (Röntgendaten) / NASA / STScI / IfA / C. Ma et al. (optische Daten)  [Großansicht] MACSJ0717.5+3745 mit markierten Galaxienhaufen sowie dem Endpunkt des Filaments. Bild: NASA / CXC / IfA / C. Ma et al. (Röntgendaten) / NASA / STScI / IfA / C. Ma et al. (optische Daten)  [Großansicht]

Durch Kombination von Daten des Weltraum-Röntgenteleskops Chandra, des Weltraumteleskops Hubble und des Keck-Teleskops auf Hawaii gelang es Astronomen jetzt, die dreidimensionale Geometrie und die Bewegungen des Systems MACSJ0717.5+3745 (kurz MACSJ0717) zu entschlüsseln, das sich in rund 5,4 Milliarden Lichtjahren Entfernung von der Erde befindet. Die Forscher entdeckten, dass hier vier einzelne Galaxienhaufen in eine Mega-Kollision und -Verschmelzung verwickelt sind. Es ist das erste Mal, dass eine solche gewaltige Kollision beobachtet wurde. Galaxienhaufen sind die größten gebundenen Strukturen im Universum.

MACSJ0717 ist aus mehreren Gründen bemerkenswert: Zum einem "mündet" in den Haufen ein 13 Millionen Lichtjahre langer Strom aus Galaxien, Gas und dunkler Materie, ein sogenanntes Filament, in einen Bereich, in dem es ohnehin schon außerordentlich viele Galaxien gibt. Die Forscher vergleichen die Situation mit einem bereits vollen Parkplatz am Ende einer Schnellstraße, auf den immer weitere Fahrzeuge fahren. Es kommt zu einer Kollision nach der anderen.

"Zusätzlich zu dieser gigantischen Karambolage ist auch die Temperatur von MACSJ0717 bemerkenswert", erklärt Cheng-Jiun Ma von der University of Hawaii. "Bei jeder der Kollisionen wird Energie in Form von Wärme frei, wodurch MACS0717 eine der höchsten Temperaturen hat, die man je in solchen Systemen beobachtet hat."

Das Filament, das in MACJ0717 mündet, war schon vorher bekannt. Doch erst jetzt konnte nachgewiesen werden, dass es tatsächlich die Ursache für die gehörige Unruhe in dieser Region ist. Die Astronomen folgerten dies zum einen aus der Bewegungsrichtung der Galaxienhaufen, die in den meisten Fällen mit der Orientierung des Filaments übereinstimmte. Außerdem ist die heißeste Region von MACSJ0717 gerade dort zu finden, wo sich Filament und Haufen treffen. Hier scheint es also immer noch Kollisionen zu geben.

"MACSJ0717 zeigt, wie riesige Galaxienhaufen mit ihrer Umgebung auf Skalen von mehreren Millionen Lichtjahren wechselwirken", erklärt Harald Ebeling von der University of Hawaii die Bedeutung der Beobachtungen für die Wissenschaft. "Dies ist ein wundervolles System, um das Wachsen von Galaxienhaufen zu studieren, wenn Material entlang von Filamenten in sie hineinfällt."

Computersimulationen über die Entstehung von großräumigen Strukturen im Universum sagten schon seit einiger Zeit voraus, dass sich die massereichsten Galaxienhaufen an Stellen bilden sollten, in denen sich großräumige Filamente aus intergalaktischem Gas, Galaxien und dunkler Materie kreuzen. "Es ist sehr schön, dass die Beobachtungsdaten von MACSJ0717 dieses Szenario aus den Simulationen offenbar gut bestätigen", freut sich Ma.

Für den Erfolg der Astronomen war die Kombination von optischen Daten von Hubble und Keck sowie von Röntgendaten von Chandra entscheidend. Nur so konnte die dreidimensionale Struktur des Haufens und die Bewegungen in ihm rekonstruiert werden. Für die Zukunft hoffen Ma und seine Kollegen mit Hilfe von noch tieferen Röntgenbeobachtungen die Temperatur des Gases im gesamten 13 Millionen Lichtjahre langen Filament ermitteln zu können und dadurch noch mehr über das heiße Gas in den Filamenten und seinen Einfluss auf das Gas in den Galaxienhaufen zu erfahren.

"Dieses ist der spektakulärste und am meisten gestörte Haufen, den ich je gesehen habe", urteilt Ma. "Wir glauben, dass wir von diesem Objekt noch eine ganze Menge mehr darüber lernen können, wie die Strukturen im Universum gewachsen sind und sich entwickelt haben." Ein Fachartikel über die Resultate ist im vergangenen Monat in der Zeitschrift The Astrophysical Journal Letters erschienen.