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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
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Film:
Dieser
 Film
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
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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
Galaxienhaufen
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:
 ESA 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: tensslin mpa-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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