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  Planck entdeckt Brücke aus heißem Gas zwischen Galaxienhaufen

Planck entdeckt Brücke aus heißem Gas zwischen Galaxienhaufen

Das ESA-Weltraumteleskop Planck hat zum ersten Mal eindeutig eine 10 Millionen Lichtjahre überspannende Brücke aus heißem Gas zwischen zwei Galaxienhaufen nachgewiesen. Die Hauptaufgabe von Planck ist eine Himmelskarte vom Licht des Urknalls zu erstellen. Das Max-Planck-Institut für Astrophysik hat wichtige Software-Komponenten für Planck entwickelt und beteiligt sich intensiv an der wissenschaftlichen Auswertung der Missionsdaten.

Abb. 1: Planck hat eine Brücke aus heißem Gas entdeckt, die die Galaxienhaufen Abell 399 (unten Mitte) und Abell 401 (oben links) verbindet. Die Brücke erstreckt sich über etwa 10 Millionen Lichtjahre zwischen dem Paar, das rund eine Milliarde Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Das Bild zeigt die beiden Galaxienhaufen, wie sie bei optischen Wellenlängen mit bodengebundenen Teleskopen und durch den Sunyaev- Zel'dovich Effekt (in orange) mit dem Planck-Satelliten gesehen werden.
Credits: Sunyaev-Zel'dovich Effekt: ESA Planck Collaboration, optisches Bild: STScI Digitized Sky Survey

Film: Dieser linkPfeil.gifFilm zeigt die dreidimensionale Struktur des kosmischen Netzes, der dünnen Strukturen aus dunkler und baryonischer Materie, das das gesamte Universum durchzieht. Der Film stammt von einer numerischen Simulation der Entstehung und Entwicklung kosmischer Strukturen. Galaxienhaufen sieht man, wo die Konzentration der Galaxien (in weiß und violett) höher ist. Haufen bilden sich in den dichtesten Knoten des kosmischen Netzes, wo sich die Filamente überschneiden. Die Dichte des Gases in den Filamenten zwischen den Haufen ist farbcodiert, wobei die Skala von dunkelbraun (weniger dichte Regionen) bis hin zu den helleren Farben (von orange über gelb bis grün) für die zunehmend dichteren Regionen reicht. Die Farbskala zeigt auch die Gastemperatur von weniger als einer Million Kelvin in den dunkleren Bereichen bis zu mehreren zehn Millionen Kelvin in den grünen Bereichen.
Credit: Film mit freundlicher Genehmigung von Klaus Dolag, Universitäts-Sternwarte München, Ludwig-Maximilians-Universität München, Deutschland

Der Planck-Satellit wurde gebaut, um das älteste Licht des Kosmos, die kosmische Hintergrundstrahlung (CMB vom engl. Cosmic Microwave Background) zu vermessen. Auf seinem Weg durch das Universum trifft dieses schwache Licht auf die unterschiedlichsten Strukturen, unter anderem auch auf Galaxien und Galaxienhaufen. Diese Ansammlungen von Hunderten bis Tausenden von Galaxien werden durch die Schwerkraftwirkung zusammengehalten und sind die größten gebundenen Strukturen im Universum. Wenn das CMB-Licht diese Galaxienhaufen durchdringt, interagiert es mit dem heißen Gas und ändert dabei seine Energieverteilung in charakteristischer Weise; ein Phänomen, das als Sunyaev-Zel'dovich-Effekt bekannt ist. Dieser SZ-Effekt ist nach den beiden Wissenschaftlern benannt, die ihn im Jahr 1969 voraussagten: Rashid Sunyaev, derzeit Direktor am Max-Planck-Institut für Astrophysik, und Yakov Zel'dovich.

Die SZ-Effekt wurde von Planck bereits genutzt, um linkPfeil.gifGalaxienhaufen zu entdecken. Man kann damit aber auch schwache Filamente aus Gas nachweisen, die von einem Haufen zum anderen reichen. Seit der Frühzeit des Universums durchziehen Filamente aus gasförmiger Materie den Kosmos in einem riesigen Netz; die Galaxienhaufen bildeten sich schließlich in dessen dichtesten Knoten. Ein Großteil dieser dünnen, filigranen Gasstrukturen ist immer noch nicht nachgewiesen; die Astronomen gehen aber davon aus, dass man es insbesondere zwischen wechselwirkenden Galaxienhaufen finden könnte, da dort die Filamente komprimiert und aufgeheizt werden, wodurch sie leichter zu erkennen sind.

"Unsere Simulationen mit dunkler und baryonischer Materie stimmen recht gut mit der statistischen Verteilung der Galaxien und Galaxienhaufen im kosmischen Netz überein", sagt Klaus Dolag, Wissenschaftler an der Universitäts-Sternwarte München und am Max-Planck-Institut für Astrophysik, der kosmologischen Simulationen für den Vergleich mit den Beobachtungsdaten durchführte. "Die Herausforderung besteht nun darin, mit Simulationen auch die Eigenschaften der weniger dichten Filamente zwischen den Haufen abzubilden, die viel schwieriger zu beobachten sind."

Plancks Entdeckung einer Brücke aus heißem Gas zwischen den Haufen Abell 399 und Abell 401, mit jeweils Hunderten von Galaxien, stellt eine solche Möglichkeit dar. Röntgenaufnahmen mit dem ESA-Satelliten XMM-Newton deuteten bereits auf die Anwesenheit von heißem Gas im Raum zwischen den Haufen hin, die neuen Planck-Daten bestätigen nun diese Beobachtung.

"Durch die Kombination der Planck-Daten mit archivierten Röntgenbeobachtungen des deutschen Satelliten ROSAT konnten wir die Temperatur des Gases in der Brücke auf etwa 80 Millionen Grad Celsius schätzen", erklärt Torsten Enßlin, ein Wissenschaftler des Planck-Teams vom Max-Planck-Institut für Astrophysik. Frühere Analysen legten nahe, dass das Gas eine Mischung der schwer fassbaren Filamente des kosmischen Netzes mit Gas aus den Haufen sein könnte.

"Es ist immer noch umstritten, ob das Gas aus dem Medium zwischen den Haufen stammt, oder ob es früher Teil der beiden Haufen war“, fährt Enßlin fort. „Die numerischen Simulationen legen nahe, dass es auch eine Mischung aus beidem sein könnte. Die weitere Analyse der kompletten Planck-Daten könnten helfen, dieses Rätsel zu lösen, wenn weitere Beispiele gefunden werden.“

Das neue Ergebnis zeigt eindrucksvoll, dass Planck Galaxienhaufen bis in ihre äußersten Regionen und darüber hinaus sondieren kann. Damit können auch Verbindungen mit dem Gas untersucht werden, das das gesamte Universum durchdringt und aus dem sich anfangs alle Galaxiengruppen gebildet haben.

Link:

linkPfeilExtern.gifESA Press Release

Originalveröffentlichung:

“Planck Intermediate Results. Hot diffuse gas between pairs of merging clusters as seen by Planck”, accepted for publication in Astronomy & Astrophysics.


Kontakt:

Torsten Enßlin
MPA Planck Project Scientists
Tel. 089 30000-2243
E-mail: tensslinmpa-garching.mpg.de

Hannelore Hämmerle
Press Officer
Max Planck Institute for Astrophysics
and Max Planck Institute for extraterrestrial Physics
Tel. 089 30000-3980
E-mail: prmpa-garching.mpg.de

Markus Bauer
ESA Science and Robotic Exploration Communication Officer
Tel: +31 71 565 6799
Mob: +31 61 594 3 954
Email: markus.baueresa.int


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Letzte Änderung: 22.11.2012