Hubble beobachtet tausende Kugelsternhaufen im Coma-Galaxienhaufen

Mosaik-Bild von einem Teil des riesigen Coma-Galaxienhaufens, aufgenommen vom Weltraumteleskop Hubble. (Credits: NASA, ESA, J. Mack (STScI) and J. Madrid (Australian Telescope National Facility))
Mosaik-Bild von einem Teil des riesigen Coma-Galaxienhaufens, aufgenommen vom Weltraumteleskop Hubble. (Credits: NASA, ESA, J. Mack (STScI) and J. Madrid (Australian Telescope National Facility))

Astronomen haben das Weltraumteleskop Hubble genutzt, um in einen 300 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxienhaufen zu blicken und einen umfassenden Zensus einiger seiner kleinsten Mitglieder durchzuführen: Bislang wurden beeindruckende 22.426 Kugelsternhaufen gefunden.

Der Survey, veröffentlicht in der Ausgabe des Astrophysical Journal vom 9. November 2018, wird Astronomen ermöglichen, das Kugelsternhaufenfeld zu nutzen, um die Verteilung der Materie und der Dunklen Materie im Coma-Galaxienhaufen zu kartieren, der mehr als 1.000 Galaxien enthält.

Weil Kugelsternhaufen viel kleiner sind als komplette Galaxien (und weil sie viel häufiger vorkommen), sind sie ein viel besserer Marker dafür, wie das Gefüge der Raumzeit durch die Gravitation des Coma-Galaxienhaufens verzerrt wird. Tatsächlich ist der Coma-Galaxienhaufen einer der ersten Orte, wo gravitative Anomalien beobachtet wurden, die als Hinweis für eine Menge unsichtbarer Masse im Universum betrachtet werden. Letztere wird als Dunkle Materie bezeichnet.

Kugelsternhaufen gehören zu den ersten Einwohnern des Universums und sind kugelförmige Inseln aus mehreren hunderttausend alten Sternen. Sie sind entscheidend für die Geburt und das Wachstum einer Galaxie. Unsere Milchstraßen-Galaxie besitzt etwa 150 Kugelsternhaufen, und weil sie die ältesten bekannten Sterne im Universum enthalten, waren sie in den frühen Entwicklungsjahren unserer Galaxie präsent.

Manche der Kugelsternhaufen in der Milchstraßen-Galaxie sind mit dem bloßen Auge als verwaschene „Sterne“ erkennbar. Aber in der Distanz des Coma-Galaxienhaufens erscheinen seine Kugelsternhaufen sogar für Hubbles superscharfen Blick nur als Lichtpunkte. Der Survey ergab, dass die Kugelsternhaufen im Raum zwischen den Galaxien verstreut sind. Aufgrund von Beinahekollisionen zwischen den Galaxien innerhalb des dicht besiedelten Galaxienhaufens wurden sie von ihren Heimatgalaxien getrennt. Hubble offenbarte, dass einige Kugelsternhaufen sich entlang brückenartiger Strukturen aufreihen. Das ist ein verräterisches Indiz für Wechselwirkungen zwischen Galaxien, wobei sie gegenseitig an sich zerren.

Der Astronom Juan Madrid von der Australian Telescope National Facility in Sydney (Australien) dachte erstmals an die Verteilung von Kugelsternhaufen im Coma-Galaxienhaufen, als er Hubble-Aufnahmen sichtete. Sie zeigten, dass die Kugelsternhaufen sich bis an den Rand jeder gegebenen Aufnahme von Galaxien des Coma-Galaxienhaufens erstreckten.

Er freute sich auf mehr Daten von einem der Hubble-Legacy-Surveys, der dafür entworfen wurde, Daten des gesamten Coma-Galaxienhaufens zu sammeln, der Coma Cluster Treasury Survey. Allerdings hatte Hubbles leistungsfähige Advanced Camera for Surveys (ACS) zur Mitte des Programms einen Elektronikfehler. (Die ACS wurde später von Astronauten während einer Reparaturmission im Jahr 2009 repariert.)

Um die Lücken zu schließen, ergänzten Madrid und sein Team sorgfältig zahlreiche Hubble-Bilder des Galaxienhaufens, die von anderen Hubble-Beobachtungsprogrammen stammen. Diese werden im Mikulski Archive for Space Telescopes des Space Telescope Science Institute in Baltimore (Maryland) gespeichert. Zusammen mit Studenten des Research Experience for Undergraduates Program von der National Science Foundation setzte er ein Mosaik der zentralen Region des Galaxienhaufens zusammen. „Dieses Programm gibt Studenten von Universitäten mit wenig oder keiner Astronomie eine Möglichkeit, Erfahrung auf dem Gebiet zu sammeln“, sagte Madrid.

Das Team entwickelte Algorithmen, um die Bilder des Coma-Galaxienhaufens zu durchforsten, die mindestens 100.000 potenzielle Quellen enthielten. Das Programm nutzte die Farbe der Kugelsternhaufen (dominiert vom Leuchten der alten, rötlichen Sterne) und eine sphärische Form, um irrelevante Objekte auszusortieren – hauptsächlich Hintergrundgalaxien, die nicht mit dem Coma-Galaxienhaufen in Zusammenhang stehen.

Obwohl Hubble ausgezeichnete Detektoren mit beispielloser Empfindlichkeit und Auflösung besitzt, besteht ihr größter Nachteil darin, dass sie winzige Blickfelder haben. „Einer der schönen Aspekte unserer Forschung ist, dass sie die verblüffenden wissenschaftlichen Möglichkeiten demonstriert, die mit dem geplanten Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) der NASA zu erwarten sind, das ein viel größeres Blickfeld haben wird als Hubble“, sagte Madrid. „Wir werden in der Lage sein, komplette Galaxienhaufen auf einmal abzubilden.“

Das Hubble Space Telescope ist ein Projekt internationaler Zusammenarbeit zwischen der NASA und der ESA. Das Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt (Maryland) betreibt das Teleskop. Das Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore (Maryland) steuert Hubbles Wissenschaftsoperationen. Das STScI wird von der Association of Universities for Research in Astronomy in Washington, D.C. für die NASA geleitet.

Quelle

(THK)

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