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  Aktuelle Forschung :: November 2003 Zur Übersicht

Galaxienhaufen im Mittelalter des Universums

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Astrophysik sind an einem Projekt beteiligt, in dem Galaxienhaufen untersucht werden zu einem Zeitpunkt, als das Universum nur halb so alt war wie heute. Zusammen mit einer grossen internationalen Wissenschaftlergruppe haben Astronomen des Max-Planck-Instituts die Massen von Galaxienhaufen im fernen Universum bestimmt und das Hubble Space Telescope verwendet um die Formen der Galaxien in ausgezeichneter Qualität zu vermessen.


Abb. 1: Diese vier Bilder zeigen das Gebiet um den Galaxienhaufen zu unterschiedlichen Rotverschiebungen und mit unterschiedlichen Massen. Die hellste Galaxie in jedem Galaxienhaufen ist mit einem gelben Pfeil bezeichnet und der Haufen selbst ist als die Anhäufung rötlicher Galaxien um die hellste Galaxie herum zu erkennen. Die weissen Konturen zeigen Linien konstanter Massenflächendichte. Sie wurden mittels einer Gravitationslinsenanalyse bestimmt. Viele konzentrische Linien deuten auf eine grosse Masse hin. Obwohl beide Galaxienhaufen viele Galaxien enthalten zeigen nur zwei starke Signale. Dies verdeutlicht die grosse Breite der Eigenschaften in unserer Auswahl.

Galaxienhaufen sind die grössten sich in einem Quasi-Gleichgewicht befindenden Objekte im Universum. Sie sind die Szenetreffs des Kosmos. Ihre tiefen Potentialtöpfe werden von unsichtbarer dunkler Materie dominiert, sie enthalten jedoch auch einen kosmologisch repräsentativen Anteil baryonischer Masse in Form von Galaxien und intergalaktischem Gas. Galaxien und Gas befinden sich in einem virialisierten Zustand in dem das Gas auf mehrere Zehnmillionen Grad aufgeheizt ist und sich die Galaxien mit typischen Geschwindigkeiten von ungefähr 1000 km/s bewegen. Wegen dieser extremen Bedingungen sind Galaxienhaufen ein idealer Ort um zu untersuchen wie Galaxien von ihrer Umgebung beeinflusst werden speziell durch Interaktion mit anderen Galaxien und durch Kollision mit dem Gas des Haufens. Dadurch dass die Astronomen Galaxienhaufen beobachten die nur das halbe Alter des Universums haben kann untersucht werden, wie sich die Galaxien mit der Zeit verändern.

Die Forschungsgruppe leitet ein Projekt diese Fragen anzugehen. Das ESO Distant Cluster Survey (linkPfeil.gifEDisCS) besteht aus genauen Beobachtungen von 20 Galaxienhaufen in einem Rotverschiebungs - Bereich von 0.45 < z < 0.8. Die Beobachtungen wurden mit zwei Teleskopen in Chile durchgeführt: 36 Nächte wurde mit dem Very Large Telescope (linkPfeilExtern.gifVLT) in Paranal und 20 Nächte mit dem New Technology Telescope (linkPfeilExtern.gifNTT) in La Silla beobachtet.

Ein Hauptergebnis in diesem frühen Studium ist, dass die EDisCS Galaxienhaufen scheinbar einen grossen Massenbereich abdecken (siehe Abbildung 1) wobei die Massen der Haufen direkt mittels dem sogenannten schwachen Gravitationslinseneffekt bestimmt wurden. Dieser Effekt misst Korellationen zwischen den Ausrichtungen von Hintergrundgalaxien die dadurch entstehen dass ihr Licht durch das Gravitationspotential des Galaxienhaufens im Vordergrund abgelenkt wird. Der Vorteil diese Massenbestimmungsmethode ist das sie die Gesamtmasse des Haufens einschliesslich der Masse der dunklen Materie misst. Während einige der Haufen zu den grössten gehören die bei diesen Entfernungen bekannt sind, haben andere so geringe Massen, dass sie nicht mittels des schwachen Gravitationslinseneffekts entdeckt werden können.


Abb. 2: Diese Abbildung zeigt die unglaubliche Auflösung des Hubble Space Teleskops (HST) mit der neuen Advanced Camera for Surveys. Die Bilder in der unteren Hälfte wurden bei sehr guten Bedingungen mit dem Very Large Telescope in Chile aufgenommen, die Bilder in der oberen Hälfte mit dem HST. Letztere haben eine mehr als 10 Mal so hohe Ortsauflösung. In den HST Bildern ist Eine Vielfalt von Strukturen zu sehen, die mit erdgebundenen Teleskopen einfach nicht aufgelöst werden können.


Abb. 3: Bilder zweier Galaxienhaufen die mit dem Hubble Space Telescope aufgenommen wurden sowie zwei Bilder der selben Haufen beobachtet mit dem Very Large Teleskop in Chile. Obwohl das Very Large Telescope sehr tiefe Bilder in excellenter Qualität liefert, ist die Auflösung des Hubble Space Telescopes klar grösser. Die schwach leuchtenden Bögen in dem Bild des Haufens cl1216-1201 stammen von einer fernen Hintergrundgalaxie deren Bild durch die Gravitationswirkung des Haufens verzerrt wird.

Zusätzlich zur Bestimming der Eigenschaften der Galaxienhaufen selbst ist es den Astrophysikern gelungen die Morphologien also die Formen der Galaxien zu untersuchen. Dies geschah mit Aufnahmen des linkPfeilExtern.gifHubble Space Telescope unter der Verwendung der neu installierten Advanced Camera for Surveys. Diese Bilder haben eine mehr als 10 mal höhere Auflösung als die exzellenten Aufnahmen der erdgebundenen Teleskope. Sie öffnen ein neues Fenster auf die physikalische Natur der Galaxien (siehe Abbildungen 2 und 3). Eines der frühen Ergebnisse der morphologischen Untersuchungen ist das auffallend viele Galaxien mit rötlichen Sternscheiben in den EDisCS Galaxeinhaufen zu finden sind und dass die morphologische Mischung der Galaxien von einem Haufen zum anderen stark schwankt.

Gregory Rudnick

Weitere Informationen:

Gregory Rudnick et al. linkPfeilExtern.gif"Studying High Redshift Galaxy Clusters with the ESO Distant Cluster Survey", The Messenger, 112, p. 19



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Letzte Änderung: 3.11.2003