Früh gebildete Galaxienhaufen

Bildnachweis: Subaru Telescope
Galaxien versammeln sich oft zu Galaxienhaufen. Gegenwärtig haben Cluster Dutzende und Hunderte von Mitgliedsgalaxien und sind die größten astronomischen Objekte im Universum. Zu wissen, wie sie sich gebildet haben, ist ein Schlüssel zum Verständnis der Vergangenheit und Zukunft des Universums.

Um zu untersuchen, wie sich das Universum räumlich und zeitlich über große Maßstäbe verändert hat, ist es wichtig, einen weiten Bereich des Himmels tief zu beobachten. Eine große Anzahl von Forschern untersucht derzeit das Subaru-XMM Deep Survey Field (SXDS), eine Fläche von ungefähr einem Quadratgrad des Himmels in Richtung des Sternbilds Cetus, des Wals, bei vielen Wellenlängen mit mehreren Teleskopen. (Anmerkung 1)

Um den Ursprung von Galaxienhaufen zu verstehen, beschloss Masami Ouchi, derzeit am Space Telescope Science Institute, zu untersuchen, wie Galaxien in einer Entfernung von etwa 12,7 Milliarden Lichtjahren (eine Rotverschiebung von 5,7) im SXDS verteilt sind. Ouchi und seine Mitarbeiter verwendeten die Farbe von Galaxien als Leitfaden für ihre Entfernung und fanden 515 Galaxien in einem Volumen von 500 Millionen Lichtjahren in Höhe und Breite und 100 Millionen Lichtjahren in Tiefe in Bildern von Subarus Hauptfokuskamera (Suprime-Cam). . (Anmerkung 2)

Abbildung 1 zeigt eine Dichtekarte der Galaxien in diesem Volumen am Himmel. Diese Karte zeigt die physischen Strukturen im Universum in den entferntesten Entfernungen und zu den frühesten Zeiten, die Astronomen bisher beobachten konnten. In den gelben Regionen gibt es die höchste Konzentration an Galaxien. (Notiz 3)

Im unteren Teil dieser Karte fanden die Forscher eine Konzentration von Galaxien, die nicht zufällig erklärt werden konnte. Durch genaue Entfernungsschätzungen zu diesen Galaxien mit Subarus Faint Object Camera and Spectrograph (FOCAS) bestätigten die Forscher, dass sechs Galaxien in einem kleinen Volumen mit einem Durchmesser von nur 3 Millionen Lichtjahren konzentriert waren und einen Galaxienhaufen bildeten. Abbildung 2 zeigt die sechs Mitgliedsgalaxien des Clusters.

Der Cluster hat mehrere Eigenschaften, die sein junges Alter offenbaren. Es ist hundertmal weniger massereich als heutige Galaxienhaufen und hat deutlich weniger Mitglieder. Darüber hinaus produzieren seine Mitgliedsgalaxien Sterne mit der hundertfachen Geschwindigkeit von Galaxien außerhalb des Clusters.

Der Säuglingsgalaxienhaufen existierte zu einer Zeit, als das Universum nur eine Milliarde Jahre alt war. Die jüngsten Porträts von Galaxienhaufen, die Astronomen zuvor hatten, stammten aus dem Universum im Alter von eineinhalb Milliarden Jahren. Wie jeder Elternteil bestätigen würde, verändern sich kleine Kinder schnell. Das Porträt eines Galaxienhaufens in einem jüngeren Alter füllt eine bedeutende Lücke in unserem Wissen über die frühe Geschichte des Universums, als sich Sterne, Galaxien und Cluster zum ersten Mal bildeten.

„Die Tatsache, dass sich bereits so bald nach dem Urknall ein Cluster bildet, schränkt die Grundstruktur des Universums stark ein“, sagt Ouchi. Die vorherrschende Theorie der Kosmologie postuliert, dass sich zuerst kleinere Massenstrukturen bilden und dann zu massereicheren Strukturen heranwachsen. „Unsere Ergebnisse scheinen der vorherrschenden Weisheit zu widersprechen, aber die eigentliche Herausforderung besteht darin, zu verstehen, wie gut die Verteilung sichtbarer Materie wie Galaxien mit der Verteilung der Masse im Allgemeinen korreliert. Wenn wir weiterhin die Lücken in der frühen Geschichte der Cluster schließen, sollten wir in der Lage sein, solche Unklarheiten zu lösen “, sagt er.

Diese Ergebnisse wurden in der Ausgabe des Astrophysical Journal (ApJ 620, L1-L4) vom 10. Februar 2005 veröffentlicht und werden auf dem Treffen „Die Zukunft der Kosmologie mit Galaxienhaufen“ am 26. Februar 2005 in Waikoloa vorgestellt , Hawaii.

Hinweis 1: Weitere Informationen zum Feld Subaru / XMM-Newton Deep Survey finden Sie in der Pressemitteilung vom Juni 2004 zur Veröffentlichung öffentlicher SXDS-Daten und auf der SXDS-Homepage.

Anmerkung 2: Weitere Informationen darüber, wie Astronomen Farben verwenden, um nach entfernten Galaxien zu suchen, finden Sie in der Pressemitteilung vom März 2003 zur Entdeckung einer der am weitesten entfernten Galaxien, die derzeit bekannt sind.

Anmerkung 3: Karten des kosmischen Mikrowellenhintergrunds wie die von COBE oder WMAP zeigen die Ungleichmäßigkeit der vom Urknall verbleibenden Wärme, die schließlich zu den in der neuen Karte offenbarten physikalischen Strukturen führte.

Originalquelle: Pressemitteilung von Subaru Telescope

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