Kosmische Massenkarambolage

  • 22. June 2011

Der Zusammenstoß mehrerer Galaxienhaufen wirbelt Sternsysteme, heißes Gas und Dunkle Materie durcheinander.

Ein gutes Dutzend Astronomen um Julian Merten vom Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg konnte die bewegte Vergangenheit von Abell 2744 aufdecken. Das Konglomerat, von den Forschern Pandorahaufen getauft, geht demnach auf einen Zusammenstoß von insgesamt mindestens vier verschiedenen Galaxienhaufen zurück. Es ist somit eines der außergewöhnlichsten und komplexesten Systeme im bekannten Universum. Die dortigen Geschehnisse im Verlauf der letzten 350 Millionen Jahre konnten die Wissenschaftler jetzt verlässlich rekonstruieren.

Abb.: Die Aufnahmen von verschiedenen Instrumenten und die Analyse der Gravitationslinsenwirkung lässt auf die genaue Verteilung der Galaxien, des heißen Intra-Cluster-Mediums und die Dunkle Materie  im Glaxienhaufen Abell 2744 schließen

Abb.: Die Aufnahmen von verschiedenen Instrumenten und die Analyse der Gravitationslinsenwirkung lässt auf die genaue Verteilung der Galaxien (natürliche Farben), des heißen Intra-Cluster-Mediums (pink) und die Dunkle Materie (blau) im Glaxienhaufen Abell 2744 schließen (Bild: NASA, ESA, ESO, CXC & D. Coe, STScI / J. Merten, Heidelberg/Bologna)

Die nötigen Daten für diese "Unfallrekonstruktion" nahmen die Astronomen mit dem Very Large Telescope (VLT) der ESO, dem japanischen Subaru-Teleskop auf Hawaii, dem Weltraumteleskop Hubble und dem NASA-Röntgensatelliten Chandra auf. Die einzelnen Galaxien des Haufens sind in den VLT- und Hubble-Aufnahmen deutlich zu erkennen. Sie machen allerdings – trotz ihrer imposanten Erscheinung – lediglich fünf Prozent seiner Gesamtmasse aus. Der Rest besteht zu etwa 20 Prozent aus dem Intra-Cluster-Medium, Plasma hoher Temperatur, das nur im Röntgenbereich strahlt, und zu etwa 75 Prozent aus Dunkler Materie, die komplett unsichtbar ist. Um den Ablauf der Kollision zu verstehen, mussten die Wissenschaftler die Verteilung dieser drei Materiearten in Abell 2744 genau kartieren.

Die Dunkle Materie verrät ihre Gegenwart allein durch den Gravitationslinseneffekt, charakteristische Verzerrungen der Abbilder von Hintergrundgalaxien in den VLT- und Hubble-Aufnahmen. Diese haben die Wissenschaftler für Abell 2744 detailliert erfasst und konnten daraus rekonstruieren, wo genau sich die Dunkle Materie befindet. Das heiße Gas kann der Chandra-Satellit dagegen direkt beobachten. Dies verrät nicht nur die Verteilung des Gases, sondern auch die Winkel und Geschwindigkeiten, mit denen die einzelnen Vorläufer des heutigen Galaxienhaufens zusammengestoßen sind.

Anscheinend hat die komplizierte Serie von Zusammenstößen einen Teil des heißen Gases und der Dunklen Materie voneinander getrennt, sodass sie nun räumlich getrennt voneinander und von den Galaxien liegen. Im Pandorahaufen lassen sich damit verschiedene Phänomene gemeinsam beobachten, die andere Systeme nur jeweils einzeln zeigen. So hat sich, wie beim "Bullet Cluster" 1E 0657-56, im Zentralbereich des Haufens eine Art Geschoss gebildet, als die Gase zweier früherer Haufen miteinander kollidierten und eine Stoßwelle ausbildeten. Die Dunkle Materie konnte diese Region dagegen vollkommen ungehindert durchdringen. In einem anderen Teil des Haufens scheint es Galaxien und Dunkle Materie zu geben, aber so gut wie kein heißes Gas. Es könnte während der Kollision abgestreift worden sein, sodass nun nur noch ein schwacher Schweif übrig ist. Weitere Untersuchungen des Pandorahaufens sollen nun zusätzliche Hinweise erbringen, wie die verschiedenen Materieformen im Universum genau miteinander wechselwirken.

ESON / OD

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