Abell 2256 – Eine Kollision von mindestens drei Galaxienhaufen

Der verschmelzende Galaxienhaufen Abell 2256. (Credits: X-ray: Chandra: NASA / CXC / Univ. of Bolonga / K. Rajpurohit et al.; XMM-Newton: ESA / XMM-Newton / Univ. of Bolonga / K. Rajpurohit et al. Radio: LOFAR: LOFAR / ASTRON; GMRT: NCRA / TIFR / GMRT; VLA: NSF / NRAO / VLA; Optical / IR: Pan-STARRS)
Der verschmelzende Galaxienhaufen Abell 2256. (Credits: X-ray: Chandra: NASA / CXC / Univ. of Bolonga / K. Rajpurohit et al.; XMM-Newton: ESA / XMM-Newton / Univ. of Bolonga / K. Rajpurohit et al. Radio: LOFAR: LOFAR / ASTRON; GMRT: NCRA / TIFR / GMRT; VLA: NSF / NRAO / VLA; Optical / IR: Pan-STARRS)

Astronomen haben eine spektakuläre Kollision zwischen mindestens drei Galaxienhaufen fotografiert. Daten der Weltraumteleskope Chandra (NASA) und XMM-Newton (ESA), sowie dreier Radioteleskope helfen Astronomen herauszufinden, was in dieser chaotischen Szenerie passiert. Kollisionen und Verschmelzungen wie diese sind der Hauptweg, auf dem Galaxienhaufen zu den gigantischen kosmischen Objekten anwachsen können, die wir heute beobachten. Sie agieren auch als die größten Teilchenbeschleuniger im Universum.

Der riesige Galaxienhaufen, der aus dieser Kollision hervorgeht, ist Abell 2256, rund 780 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. Dieses Kompositbild von Abell 2256 kombiniert Röntgendaten von Chandra und XMM-Newton (Blau) mit Radiodaten des Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT), des Low Frequency Array (LOFAR) und des Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) (Rot). Hinzu kommen optische Daten und Infrarotdaten von PAN-STARRs (Weiß und Blassgelb).

Astronomen untersuchen dieses Objekt und versuchen festzustellen, was zu dieser ungewöhnlich aussehenden Struktur geführt hat. Jedes Teleskop erzählt einen anderen Teil der Geschichte. Galaxienhaufen gehören zu den größten Objekten im Universum und enthalten hunderte oder sogar tausende einzelner Galaxien. Darüber hinaus enthalten sie riesige Mengen an superheißem Gas mit Temperaturen von mehreren Millionen Grad Celsius. Nur Röntgenteleskope wie Chandra und XMM-Newton können dieses heiße Gas sehen. Eine beschriftete Version des Bildes (unten) zeigt Gas von zwei Galaxienhaufen. Der dritte ist auf dem Bild nicht von den anderen beiden zu unterscheiden.

Abell 2256 – beschriftete Version. (Credit: X-ray: Chandra: NASA / CXC / Univ. of Bolonga / K. Rajpurohit et al.; XMM-Newton: ESA / XMM-Newton / Univ. of Bolonga / K. Rajpurohit et al. Radio: LOFAR: LOFAR / ASTRON; GMRT: NCRA / TIFR / GMRT; VLA: NSF / NRAO / VLA; Optical / IR: Pan-STARRS)
Abell 2256 – beschriftete Version. (Credit: X-ray: Chandra: NASA / CXC / Univ. of Bolonga / K. Rajpurohit et al.; XMM-Newton: ESA / XMM-Newton / Univ. of Bolonga / K. Rajpurohit et al. Radio: LOFAR: LOFAR / ASTRON; GMRT: NCRA / TIFR / GMRT; VLA: NSF / NRAO / VLA; Optical / IR: Pan-STARRS)

Die Radioemissionen aus diesem System stammen von einer noch komplexeren Reihe an Quellen. Die erste sind die Galaxien selbst, in denen das Radiosignal durch Teilchen erzeugt wird, die in Jets aus der Umgebung der supermassiven Schwarzen Löchern in ihren Zentren abgestoßen werden. Diese Jets schießen entweder als schmale, gerade Linien in den Weltraum (C und I), oder sie verlangsamten sich, als sie auf Gas trafen und dort komplexe Formen und Filamente erschufen (A, B und F). Die Quelle F umfasst drei Quellen, die alle von einem Schwarzen Loch in einer Galaxie erzeugt werden, die sich an der Quelle dieses Trios ausrichtet, welche am weitesten links liegt.

Radiowellen stammen auch von riesigen Filamentstrukturen (Relic), hauptsächlich nördlich der radioemittierenden Galaxien. Sie entstanden wahrscheinlich, als die Kollision Schockwellen erzeugte und Teilchen in dem Gas über eine Strecke von zwei Millionen Lichtjahre beschleunigte. Eine Studie, die diese Struktur analysiert, wurde Anfang letzten Jahres von Kamlesh Rajpurohit von der University of Bologna (Italien) in der März-Ausgabe des Astrophysical Journal veröffentlicht. Dies ist Paper I in einer Reihe, die sich verschiedenen Aspekten dieses kollidierenden Galaxienhaufensystems widmet.

Und zuletzt gibt es einen “Halo” aus Radioemissionen nahe des Kollisionszentrums. Weil sich dieser Halo mit den Röntgenemissionen überlagert und schwächer ist als die Filamentstruktur und die Galaxien, wurde ein weiteres Radiobild erstellt, um die schwachen Radioemissionen hervorzuheben. Paper II unter Leitung von Rajpurohit, kürzlich im Journal Astronomy and Astrophysics veröffentlicht, präsentiert ein Modell, laut dem die Haloemission durch die erneute Beschleunigung von Teilchen aufgrund schneller Temperatur- und Dichteveränderungen des Gases infolge der Kollision und Verschmelzung der Galaxienhaufen entstehen könnte. Dieses Modell kann jedoch nicht alle Strukturen in den Radiodaten erklären, was die Notwendigkeit für weitere theoretische Untersuchungen dieses und ähnlicher Objekte betont.

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Video-Link: https://youtu.be/6If8cVx-ByM


Paper III von Rajpurohit und Kollegen wird die Galaxien von Abell 2256 untersuchen, die Radiowellen produzieren. Dieser Galaxienhaufen enthält eine ungewöhnlich hohe Anzahl solcher Galaxien, möglicherweise weil die Kollision und Verschmelzung das Wachstum von supermassiven Schwarzen Löchern und nachfolgende Eruptionen auslösen. Mehr Details über das LOFAR-Bild von Abell 2256 werden im Rahmen einer kommenden Studie von Erik Osinga vorgestellt.

Die vollständige Liste der Co-Autoren der Paper I und II umfasst Forscher der University of Bologna, Italien (Franco Vazza, Annalisa Bonafede, Andrea Botteon, Christopher J. Riseley, Paola Domínguez-Fernández, Chiara Stuardi und Daniele Dallacasa); des Leiden Observatory und der Leiden University in den Niederlanden (Erik Osinga, Reinout J. van Weeren, Timothy Shimwell, Huub Röttgering und George Miley); der Thüringer Landessternwarte in Tautenburg, Deutschland (Matthias Hoeft und Alexander Drabent); des INAF-Istituto di Radio Astronomia, Bologna, Italien (Gianfranco Brunetti und Rossella Cassano); der Hamburger Sternwarte, Deutschland (Denis Wittor, Marcus Brüggen und Francesco de Gasperin); des Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Italien (Marisa Brienza); des Center for Astrophysics, Harvard | Smithsonian (William Forman); des Molecular Foundry am Lawrence Berkeley National Laboratory in Berkeley (Sangeeta Rajpurohit); des Physical Research Laboratory in Ahmedabad, Indien (Arvind Singh Rajpurohit); der Universität Würzburg in Würzburg, Deutschland (Etienne Bonnassieux) sowie von INAF–IASF Milano, Italien (Mariachiara Rossetti).

Das Marshall Space Flight Center der NASA betreibt das Chandra-Programm. Das Chandra X-ray Center des Smithsonian Astrophysical Observatory steuert die wissenschaftlichen Operationen von Cambridge (Massachusetts) und die Flugoperationen von Burlington (Massachusetts) aus.

Quelle

(THK)

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