Astronomen haben das Chandra X-ray Observatory der NASA verwendet, um die Ursache einer bemerkenswerten Formation von Radiowellen herauszufinden, die aufgrund ihrer großen Ähnlichkeit zu einem musikalischen Symbol als „Treble Clef“ (Violinschlüssel) bezeichnet wird.
Die Forscher entdeckten, dass die Struktur wahrscheinlich durch einen Ausbruch eines supermassiven Schwarzen Lochs erzeugt wurde, gefolgt von der Kollision zweier Galaxienhaufen. Eine Abhandlung, die die Ergebnisse beschreibt, wurde von Andrea Botteon vom National Institute for Astrophysics (INAF) in Italien geleitet und am Mittwoch im Journal Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.
Eine Erklärung für den Violinschlüssel war besonders schwer zu finden, weil die Struktur fast direkt hinter der Ebene der Milchstraßengalaxie liegt. Das bedeutet, dass die Sterne, das Gas und der Staub unserer Heimatgalaxie den Blick von der Erde aus größtenteils blockieren. Durch die Verwendung von Teleskopen, die die dazwischenliegende Materie durchdringen können, war ein Forschungsteam jedoch in der Lage zu identifizieren, was verantwortlich für diese ungewöhnliche Struktur ist.
Chandra und das deutsche Röntgenteleskop eROSITA (Extended RÖntgen Survey with an Imaging Telescope Array) fanden diffuses, heißes Gas am Ort des Violinschlüssels und zeigten, dass ein Galaxienhaufen dieses Objekt beherbergt. Die Forscher bestimmten auch, dass der Galaxienhaufen in Wirklichkeit aus zwei verschmelzenden Galaxienhaufen besteht. Galaxienhaufen gehören zu den größten Strukturen im Universum und enthalten hunderte einzelner Galaxien und riesige Mengen an superheißem Gas.
Dieses neue Kompositbild des Violinschlüssels und seines Galaxienhaufens zeigt das von Chandra und eROSITA registrierte mehrere Millionen Grad heiße Gas in blauen Farbtönen. Einige der Chandra-Daten wurden mit einer speziellen Technik abgeleitet, die die Autoren verwendeten, um wichtige Merkmale in den Chandra-Daten hervorzuheben. Radiodaten des LOw Frequency ARray (LOFAR), einem großen Radioteleskopnetzwerk in Europa, sind in rötlichen Farbtönen dargestellt und zeigen den Doppelgänger des musikalischen Symbols. Der letzte Teil des Kompositbildes erscheint hauptsächlich weiß und basiert auf Infrarotdaten, die vom United Kingdom Infrared Telescope gesammelt wurden.
Die Autoren schlussfolgerten, dass der Violinschlüssel wahrscheinlich in einem zweistufigen Prozess entstand. Zuerst trieb ein früherer Ausbruch eines supermassiven Schwarzen Lochs im Zentrum des Galaxienhaufens Wolken aus geladenen Teilchen und Magnetfeldern mit annähernd Lichtgeschwindigkeit fort. Das führte zu einer Art kosmischem Crescendo und produzierte zunächst helle Radiowellen, die sich später abschwächten, als die Teilchen Energie verloren. Danach komprimierte die Kollision zwischen den beiden Galaxienhaufen die Wolke oder gab ihr neue Energie, die dadurch im Radiowellenbereich wieder heller wurde. Schockwellen (ähnlich einem Überschallknall von Überschallflugzeugen) der Kollision könnten bei diesem Anregungsprozess auch eine Rolle gespielt haben.
Video-Link: https://youtu.be/NB7TKIxQEuc?si=5nwYCLoi08_G5zZz
Um die Hinweise auf die Kollision in den Chandra-Daten zu zeigen, nutzten die Autoren eine spezielle Technik, die untersucht, wie viel des heißen Gases in dem Galaxienhaufen aus einer symmetrischen Form stammt. Der Großteil des heißen Gases ist symmetrisch und näherungsweise wie ein Oval geformt. Die Autoren entfernten diese symmetrische ovale Form aus dem ursprünglichen Chandra-Bild. Die restliche Röntgenemissionen in dem Bild zeigen, dass sie links und rechts am hellsten und im Zentrum am schwächsten ist. Das neue Kompositbild kombiniert sowohl das ursprüngliche als auch das bearbeitete Bild.
Die helleren Röntgenstrahlen in dem bearbeiteten Bild, links und rechts vom Zentrum des Galaxienhaufens, sprechen dafür, dass die Kollision zwischen den beiden Galaxienhaufen wahrscheinlich entlang der Links-Rechts-Achse stattfand. Die Forscher vermuten, dass die direkte Kollision zwischen den beiden Galaxienhaufen vor ein paar Hundert Millionen Jahren stattfand und dass sich die Galaxienhaufen nun voneinander entfernen.
Die Ähnlichkeit zu einem Violinschlüssel ist ein Fall von Pareidolie – dem Phänomen, wenn Menschen vertraute Formen in zufälligen Strukturen sehen, denn es gibt keine wissenschaftliche Verbindung zu dem musikalischen Symbol.
Das Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville (Alabama) leitet das Chandra Programm. Das Chandra X-ray Center am Smithsonian Astrophysical Observatory steuert die wissenschaftlichen Operationen von Cambridge (Massachusetts) und die Flugoperationen von Burlington (Massachusetts) aus.
(THK)
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