Breites Bild des Jungfrau-Galaxienhaufens

Tiefe, weite Feldansicht des Virgo-Clusters mit einem diffusen Netz von Galaxien. Bildnachweis: Chris Mihos et al. Klicken um zu vergrößern.
Die Astronomen der Case Western Reserve University haben das tiefste Weitfeldbild des nahe gelegenen Virgo-Galaxienhaufens aller Zeiten aufgenommen und zum ersten Mal direkt ein riesiges, komplexes Netz von „Intracluster-Sternenlicht“ enthüllt – fast 1000-mal schwächer als der dunkle Nachthimmel – der Raum zwischen den Galaxien innerhalb des Clusters. Die Luftschlangen, Federn und Kokons, aus denen dieses extrem schwache Sternenlicht besteht, bestehen aus Sternen, die aus Galaxien herausgerissen werden, wenn sie innerhalb des Clusters miteinander kollidieren, und dienen als eine Art „archäologische Aufzeichnung“ des gewalttätigen Lebens von Clustergalaxien.

Das Jungfrau-Bild wurde mit dem neu renovierten 24-Zoll-Burrell-Schmidt-Teleskop von Case aufgenommen, das in den 1930er Jahren gebaut wurde und sich am Kitt Peak National Observatory in Arizona befindet. In 14 dunklen mondlosen Nächten nahmen die Forscher mehr als 70 Bilder des Virgo-Clusters auf und kombinierten die einzelnen Bilder mithilfe fortschrittlicher Bildverarbeitungstechniken zu einem einzigen Bild, das das schwache Intracluster-Licht zeigen kann.

"Als wir all dieses sehr schwache Sternenlicht auf dem Bild sahen, war meine erste Reaktion WOW!", Sagte Projektleiter Chris Mihos. "Dann begann ich mir Sorgen zu machen über all die Dinge, die wir falsch hätten machen können." Viele Effekte, wie Streulicht von nahegelegenen Sternen, von Instrumenten im Observatorium und sogar von der sich ändernden Helligkeit des Nachthimmels, können das Bild verunreinigen und zu ungenauen Ergebnissen führen. „Aber als wir jede dieser Verunreinigungen korrigierten, verschwand nicht nur das schwache Sternenlicht nicht, es wurde noch deutlicher. Dann wussten wir, dass wir etwas Großes hatten. "

Das neue Bild zeigt auf dramatische Weise das gewalttätige Leben und Sterben von Clustergalaxien. Galaxien, die im Laufe der kosmischen Zeit durch ihre gegenseitige Schwerkraft zu riesigen Clustern zusammengezogen werden, bewegen sich im Cluster herum, zerschlagen andere Galaxien, werden durch Gravitationskräfte auseinandergerissen und sogar von den massiven Galaxien, die im Herzen des Clusters sitzen, kannibalisiert. Die Kraft dieser Begegnungen zieht buchstäblich viele Galaxien auseinander und hinterlässt gespenstische Ströme von Sternen, die im Cluster treiben, eine schwache Hommage an die Gewalt des Clusterlebens.

"Aufgrund von Computersimulationen haben wir lange vermutet, dass dieses Netz aus Intracluster-Sternenlicht vorhanden sein sollte", sagt Mihos, Associate Professor für Astronomie bei Case, "aber es war äußerst schwierig, es herauszufinden, weil es so schwach ist." Mihos und die Doktoranden Craig Rudick (Case) und Cameron McBride (University of Pittsburgh, ehemaliger Case-Student) haben Computersimulationen entwickelt, die die Entwicklung von Galaxienhaufen im Laufe der Zeit verfolgen, um genau zu untersuchen, wie dieses Intracluster-Sternenlicht erzeugt wird.

„Mit den Daten aus dem Teleskop sehen wir, wie ein Cluster heute aussieht“, erklärt Mihos. „Mit Computersimulationen können wir jedoch beobachten, wie sich ein Cluster in mehr als 10 Milliarden Jahren entwickelt. Wenn wir die Simulation mit den realen Merkmalen vergleichen, die wir jetzt in Virgo sehen, können wir lernen, wie sich der Cluster gebildet hat und was mit seinen vielen Galaxien passiert ist. “ Zum Beispiel verleiht die Tatsache, dass das Intracluster-Licht in Virgo so komplex und unregelmäßig ist, der Theorie der „hierarchischen Anordnung“ Glauben, bei der Cluster sporadisch wachsen, wenn Gruppen von Galaxien in den Cluster fallen, und nicht durch die reibungslose, langsame Addition von Galaxien Einer nach dem anderen.

Um das schwache Intracluster-Licht zu erkennen, mussten das Burrell Schmidt-Teleskop von Case, das ursprünglich Teil des ursprünglichen Warner and Swasey-Observatoriums in Cleveland war, bis zu seinem Umzug nach Kitt Peak im Jahr 1979 aufgerüstet werden. Zu den Verbesserungen gehörten die Installation eines neuen Kamerasystems und Aufrüstungen des Teleskop, um es strukturell stabiler zu machen und unerwünschtes Streulicht zu reduzieren.

"Es ist wie" The Little Engine that Could "", sagt der Case-Astronom Paul Harding, der die Renovierung des Teleskops leitete. "Es ist das kleinste Teleskop auf dem Berg, aber mit diesen Verbesserungen ist es zu einer ziemlich unglaublichen Wissenschaft fähig." Das weite Sichtfeld des Teleskops – genug, um drei Vollmonde über das Bild zu bringen – erwies sich als entscheidend für das Projekt und ermöglichte es dem Team, das Intracluster-Licht über einen viel größeren Teil des Virgo-Clusters abzubilden, als dies mit größeren Teleskopen möglich wäre viel kleinere Sichtfelder.
Der Jungfrau-Galaxienhaufen – so genannt, weil er im Sternbild Jungfrau erscheint – ist der der Erde am nächsten gelegene Galaxienhaufen in einer Entfernung von ungefähr 50 Millionen Lichtjahren. Der Cluster enthält mehr als 2.000 Galaxien, von denen die hellste mit Hilfe eines kleinen Teleskops gesehen werden kann.

Die Ergebnisse des Falls werden in dem Artikel „Diffuses Licht im Jungfrau-Cluster“ veröffentlicht, der in der Ausgabe des Astrophysical Journal Letters vom 20. September veröffentlicht wird. Zu den Forschern des Mihos-Teams gehörten die Fallastronomen Heather Morrison und Paul Harding sowie John Feldmeier, ein Stipendiat der National Science Foundation am National Observical Astronomy Observatory in Tucson, Arizona (und früher bei Case).

Das Weitfeldbild des Virgo-Clusters sowie Filme mit Computersimulationen von Galaxien und Galaxienhaufen finden Sie unter http://astroweb.case.edu/hos/Virgo.

Originalquelle: Pressemitteilung der Case Western University

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