www.wikidata.de-de.nina.az

1E 0657 558 auch bekannt als Bullet Cluster deutsch Geschosshaufen ist ein Galaxienhaufen im Sternbild Kiel des Schiffes

1E 0657−558

1E 0657−558 (auch bekannt als Bullet-Cluster, deutsch „Geschosshaufen“) ist ein Galaxienhaufen im Sternbild Kiel des Schiffes. Die genauen Koordinaten des Haufens sind Rektaszension 6582906h 58m 29s und Deklination -55° 57'. Die Rotverschiebung beträgt z = 0,296. Das entspricht einer Lichtlaufzeit von 3,4 Milliarden Jahren, bzw. einer mitbewegten Entfernung von 3,9 Milliarden Lichtjahren, weil sich während der langen Lichtlaufzeit das Universum etwas ausgedehnt hat.

Montage aus verschiedenen Ansichten des Bullet-Clusters
Im Hintergrund im sichtbaren Spektrum aufgenommene Bilder von Magellan-Teleskop und Hubble-Weltraumteleskop.
Diesem sind in pink die vom Chandra-Weltraumteleskop aufgenommene Röntgenemission der intergalaktischen Gaswolken und in blau die aus Gravitationslinseneffekten berechnete Masseverteilung überlagert.

Beschreibung und Bedeutung Bearbeiten

Beobachtungen im Röntgenlicht zeigten, dass der Bullet-Cluster eigentlich aus zwei Galaxienhaufen besteht. Der weitaus massereichere der beiden befindet sich im Osten (links im Bild) und wurde etwa 100 Millionen Jahre vor der beobachteten Zeit vom zweiten, kleineren durchquert. Dieser (im Westen bzw. rechts im Bild) erscheint in den Röntgenbildern wie ein Geschoss, daher der Name. Beide Haufen weisen eine deutlich erhöhte Galaxiendichte auf und werden heute in einem gegenseitigen Abstand von etwa 0,72 Mpc beobachtet. Die Radialgeschwindigkeiten unterscheiden sich nur leicht, so dass die Richtung des Zusammenstoßes etwa senkrecht zur Sichtachse gewesen sein muss.

Unabhängig voneinander wurden am Bullet-Cluster drei Kerngrößen genauer untersucht:

Es zeigte sich, dass die einzelnen Komponenten des Galaxienhaufens ungewöhnlich deutlich voneinander getrennt sind: die Verteilung der Masse (dunkle Materie) folgt der Verteilung der Galaxien; das intergalaktische Gas („helle“ baryonische Materie) tut das nicht, es „hinkt“ dem Bullet-Cluster hinterher. Diese Beobachtung liefert ein weiteres Indiz für die Existenz von dunkler Materie und macht 1E 0657−558 damit zu einem wichtigen Objekt für die Forschung.

Eine spätere Studie (2010) ergab jedoch, dass die Geschwindigkeit des kollidierenden Galaxienhaufens unvereinbar mit den Vorhersagen des Lambda-CDM-Modells sei.

Erläuterung Bearbeiten

Bindungsmechanismus von Galaxienhaufen Bearbeiten

Galaxienhaufen sind Ansammlungen von einem Dutzend bis hin zu Tausenden von Galaxien. Wesentlich mehr Masse als in ihren Sternen befindet sich in diffusem Gas, welches den Raum zwischen den Galaxien ausfüllt. Letzteres ist sehr heiß und konnte folglich erst entdeckt werden, als die aufkommende Raumfahrt der Röntgenastronomie den Weg ebnete.

Die bisherigen Beobachtungen legen nahe, dass Galaxienhaufen gravitativ gebunden sind, d. h., dass sie von ihrer eigenen Schwerkraft zusammengehalten werden. Dieses ist jedoch nicht möglich, falls nur die baryonische Materie (Sterne und Gas) vorhanden ist und die Allgemeine Relativitätstheorie (ART) zugrunde gelegt wird.

Mögliche Lösungen dieses Widerspruchs sind

Bisherige Beobachtungen, z. B. die Rotationskurven der Galaxien oder die innere Dynamik von Galaxienhaufen, konnten nur wenig zur Beantwortung dieser Frage beitragen.

Interpretation der Beobachtungen am Bullet-Cluster Bearbeiten

Die Galaxien fliegen praktisch ungestört (kollisionsfrei) aneinander vorbei, da der Abstand sowohl zwischen ihnen als auch zwischen den Sternen in ihnen jeweils sehr groß ist im Vergleich zur Ausdehnung der Objekte.

Dagegen laufen die Gaswolken der beiden Haufen nicht stoßfrei durcheinander, sondern es bilden sich Stoßwellen (rot im Bild), an deren Fronten es zur Aufheizung des Materials kommt; die Schockbildung ist auf die elektromagnetische Wechselwirkung der Gasteilchen zurückzuführen, nicht auf die Gravitation. Durch den „Aufprall“ der Wolken verlieren diese an Geschwindigkeit, und so hinkt das Bullet-Cluster-Gas den Galaxien hinterher.

Folgerungen für die dunkle Materie Bearbeiten

  1. Sie ist vorhanden. Sonst kann der gemessene Gravitationslinseneffekt nicht erklärt werden. Das ist wichtig, da es Grenzen für Theorien festlegt, die eine Abänderung der ART in Erwägung ziehen.
  2. Sie verhält sich wie die Galaxien. D. h., sie strömt nahezu oder völlig stoßfrei durch den jeweils anderen Haufen. Die Wechselwirkung mit sich selbst und mit dem intergalaktischen Gas muss also entsprechend schwach sein. Das ist ein Indiz dafür, dass die dunkle Materie nicht baryonisch ist.
  3. Nach der MOND-Hypothese (Modifizierte Newtonsche Dynamik – siehe weiter oben bei ART) wäre das Zentrum der Lichtablenkung beim Gas anzunehmen gewesen, was nicht der Fall ist, womit sich die MOND-Hypothese bei 1E 0657-558 nicht bestätigt, jedoch wird dadurch die Hypothese der dunklen Materie untermauert.

Ähnliche Objekte Bearbeiten

  • Der im Jahre 2006 erschienenen Arbeit zum Bullet-Cluster ist inzwischen eine weitere Veröffentlichung mit gleicher Zielsetzung gefolgt. Diese behandelt die Situation im Abell 520-System, in dem ähnliche Beobachtungen gemacht werden wie im Bullet-Cluster. Während die hier gemachten Betrachtungen zur Dynamik der einzelnen Komponenten (Sterne, Gas und dunkle Materie) direkt auf die dortigen Verhältnisse übertragen werden können, ist die Gesamtsituation dort komplexer und bietet neue Möglichkeiten, etwas über die dunkle Materie zu lernen.
  • Auch MACS J0025.4-1222 ist ein ähnlicher durch Kollision zweier Teile entstandener Galaxien-Cluster.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. W. Tucker et al.: 1E 0657-56: A Contender for the Hottest Known Cluster of Galaxies'. In: Astrophysical Journal. Band 496, 1998, S. L5, bibcode:1998ApJ...496L...5T.
  2. Ned Wrights Kosmologie-Rechner (englisch)
  3. ↑ Douglas Clowe et al.: A Direct Empirical Proof of the Existence of Dark Matter. Astrophys.J. 648, S. L109-L113, 2006, doi:10.1086/508162, arxiv:astro-ph/0608407
  4. Jounghun Lee, Eiichiro Komatsu: Bullet Cluster: A Challenge to LCDM Cosmology. In: Astrophysical Journal. 718. Jahrgang, 25. Juni 2010, doi:10.1088/0004-637X/718/1/60, arxiv:1003.0939, bibcode:2010ApJ...718...60L.
  5. M. Brada, S. W. Allen, H. Ebeling, R. Massey, R. G. Morris, A. von der Linden, D. Applegate: Revealing the Properties of Dark Matter in the Merging Cluster MACS J0025.4-1222. In: The Astrophysical Journal. 2008, doi:10.1086/591246, arxiv:0806.2320, bibcode:2008ApJ...687..959B.
  6. A Clash of Clusters Provides New Clue to Dark Matter. Abgerufen am 18. Dezember 2020. Quelle: Space Telescope Science Institute (STScI)

Weblinks Bearbeiten

Commons: Bullet Cluster – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
wikipedia, wiki, deutsches, deutschland, buch, bücher, bibliothek artikel lesen, herunterladen kostenlos kostenloser herunterladen, MP3, Video, MP4, 3GP, JPG, JPEG, GIF, PNG, Bild, Musik, Lied, Film, Buch, Spiel, Spiele
Veröffentlichungsdatum:
1E 0657 558 auch bekannt als Bullet Cluster deutsch Geschosshaufen ist ein Galaxienhaufen im Sternbild Kiel des Schiffes Die genauen Koordinaten des Haufens sind Rektaszension 65829 06h 58m 29s und Deklination 55 57 Die Rotverschiebung betragt z 0 296 1 Das entspricht einer Lichtlaufzeit von 3 4 Milliarden Jahren bzw einer mitbewegten Entfernung von 3 9 Milliarden Lichtjahren weil sich wahrend der langen Lichtlaufzeit das Universum etwas ausgedehnt hat 2 Montage aus verschiedenen Ansichten des Bullet ClustersIm Hintergrund im sichtbaren Spektrum aufgenommene Bilder von Magellan Teleskop und Hubble Weltraumteleskop Diesem sind in pink die vom Chandra Weltraumteleskop aufgenommene Rontgenemission der intergalaktischen Gaswolken und in blau die aus Gravitationslinseneffekten berechnete Masseverteilung uberlagert Inhaltsverzeichnis 1 Beschreibung und Bedeutung 2 Erlauterung 2 1 Bindungsmechanismus von Galaxienhaufen 2 2 Interpretation der Beobachtungen am Bullet Cluster 2 3 Folgerungen fur die dunkle Materie 3 Ahnliche Objekte 4 Einzelnachweise 5 WeblinksBeschreibung und Bedeutung BearbeitenBeobachtungen im Rontgenlicht zeigten dass der Bullet Cluster eigentlich aus zwei Galaxienhaufen besteht Der weitaus massereichere der beiden befindet sich im Osten links im Bild und wurde etwa 100 Millionen Jahre vor der beobachteten Zeit vom zweiten kleineren durchquert Dieser im Westen bzw rechts im Bild erscheint in den Rontgenbildern wie ein Geschoss daher der Name Beide Haufen weisen eine deutlich erhohte Galaxiendichte auf und werden heute in einem gegenseitigen Abstand von etwa 0 72 Mpc beobachtet Die Radialgeschwindigkeiten unterscheiden sich nur leicht so dass die Richtung des Zusammenstosses etwa senkrecht zur Sichtachse gewesen sein muss Unabhangig voneinander wurden am Bullet Cluster drei Kerngrossen genauer untersucht die Verteilung der Galaxien Beobachtungen im sichtbaren Licht die Verteilung des intergalaktischen Plasmas rot im Bild Beobachtungen im Rontgenbereich mit dem Chandra Teleskop und die Massenverteilung bzw das Gravitationspotential blau im Bild Beobachtungen des Gravitationslinseneffektes an Aufnahmen des Hubble Weltraumteleskopes dieser Effekt ist recht klein und schlagt sich in einer Verformung der Bilder der Hintergrundgalaxien nieder hier muss dann ein statistischer Ansatz gemacht werden Es zeigte sich dass die einzelnen Komponenten des Galaxienhaufens ungewohnlich deutlich voneinander getrennt sind die Verteilung der Masse dunkle Materie folgt der Verteilung der Galaxien das intergalaktische Gas helle baryonische Materie tut das nicht es hinkt dem Bullet Cluster hinterher Diese Beobachtung liefert ein weiteres Indiz fur die Existenz von dunkler Materie und macht 1E 0657 558 damit zu einem wichtigen Objekt fur die Forschung 3 Eine spatere Studie 2010 ergab jedoch dass die Geschwindigkeit des kollidierenden Galaxienhaufens unvereinbar mit den Vorhersagen des Lambda CDM Modells sei 4 Erlauterung BearbeitenBindungsmechanismus von Galaxienhaufen Bearbeiten Galaxienhaufen sind Ansammlungen von einem Dutzend bis hin zu Tausenden von Galaxien Wesentlich mehr Masse als in ihren Sternen befindet sich in diffusem Gas welches den Raum zwischen den Galaxien ausfullt Letzteres ist sehr heiss und konnte folglich erst entdeckt werden als die aufkommende Raumfahrt der Rontgenastronomie den Weg ebnete Die bisherigen Beobachtungen legen nahe dass Galaxienhaufen gravitativ gebunden sind d h dass sie von ihrer eigenen Schwerkraft zusammengehalten werden Dieses ist jedoch nicht moglich falls nur die baryonische Materie Sterne und Gas vorhanden ist und die Allgemeine Relativitatstheorie ART zugrunde gelegt wird Mogliche Losungen dieses Widerspruchs sind die Einfuhrung einer grossen Menge nicht direkt sichtbarer Masse der dunklen Materie Diese ist nicht per Definition nichtbaryonisch es gibt jedoch gute Argumente dafur siehe primordiale Nukleosynthese und kosmische Hintergrundstrahlung ausserdem unten die zweite Folgerung oder eine Modifikation der ART z B die Modifizierte Newtonsche Dynamik Bisherige Beobachtungen z B die Rotationskurven der Galaxien oder die innere Dynamik von Galaxienhaufen konnten nur wenig zur Beantwortung dieser Frage beitragen Interpretation der Beobachtungen am Bullet Cluster Bearbeiten Die Galaxien fliegen praktisch ungestort kollisionsfrei aneinander vorbei da der Abstand sowohl zwischen ihnen als auch zwischen den Sternen in ihnen jeweils sehr gross ist im Vergleich zur Ausdehnung der Objekte Dagegen laufen die Gaswolken der beiden Haufen nicht stossfrei durcheinander sondern es bilden sich Stosswellen rot im Bild an deren Fronten es zur Aufheizung des Materials kommt die Schockbildung ist auf die elektromagnetische Wechselwirkung der Gasteilchen zuruckzufuhren nicht auf die Gravitation Durch den Aufprall der Wolken verlieren diese an Geschwindigkeit und so hinkt das Bullet Cluster Gas den Galaxien hinterher Folgerungen fur die dunkle Materie Bearbeiten Sie ist vorhanden Sonst kann der gemessene Gravitationslinseneffekt nicht erklart werden Das ist wichtig da es Grenzen fur Theorien festlegt die eine Abanderung der ART in Erwagung ziehen Sie verhalt sich wie die Galaxien D h sie stromt nahezu oder vollig stossfrei durch den jeweils anderen Haufen Die Wechselwirkung mit sich selbst und mit dem intergalaktischen Gas muss also entsprechend schwach sein Das ist ein Indiz dafur dass die dunkle Materie nicht baryonisch ist Nach der MOND Hypothese Modifizierte Newtonsche Dynamik siehe weiter oben bei ART ware das Zentrum der Lichtablenkung beim Gas anzunehmen gewesen was nicht der Fall ist womit sich die MOND Hypothese bei 1E 0657 558 nicht bestatigt jedoch wird dadurch die Hypothese der dunklen Materie untermauert 3 Ahnliche Objekte BearbeitenDer im Jahre 2006 erschienenen Arbeit zum Bullet Cluster ist inzwischen eine weitere Veroffentlichung mit gleicher Zielsetzung gefolgt Diese behandelt die Situation im Abell 520 System in dem ahnliche Beobachtungen gemacht werden wie im Bullet Cluster Wahrend die hier gemachten Betrachtungen zur Dynamik der einzelnen Komponenten Sterne Gas und dunkle Materie direkt auf die dortigen Verhaltnisse ubertragen werden konnen ist die Gesamtsituation dort komplexer und bietet neue Moglichkeiten etwas uber die dunkle Materie zu lernen Auch MACS J0025 4 1222 ist ein ahnlicher durch Kollision zweier Teile entstandener Galaxien Cluster 5 6 Einzelnachweise Bearbeiten W Tucker et al 1E 0657 56 A Contender for the Hottest Known Cluster of Galaxies In Astrophysical Journal Band 496 1998 S L5 bibcode 1998ApJ 496L 5T Ned Wrights Kosmologie Rechner englisch a b Douglas Clowe et al A Direct Empirical Proof of the Existence of Dark Matter Astrophys J 648 S L109 L113 2006 doi 10 1086 508162 arxiv astro ph 0608407 Jounghun Lee Eiichiro Komatsu Bullet Cluster A Challenge to LCDM Cosmology In Astrophysical Journal 718 Jahrgang 25 Juni 2010 doi 10 1088 0004 637X 718 1 60 arxiv 1003 0939 bibcode 2010ApJ 718 60L M Brada S W Allen H Ebeling R Massey R G Morris A von der Linden D Applegate Revealing the Properties of Dark Matter in the Merging Cluster MACS J0025 4 1222 In The Astrophysical Journal 2008 doi 10 1086 591246 arxiv 0806 2320 bibcode 2008ApJ 687 959B A Clash of Clusters Provides New Clue to Dark Matter Abgerufen am 18 Dezember 2020 Quelle Space Telescope Science Institute STScI Weblinks Bearbeiten nbsp Commons Bullet Cluster Sammlung von Bildern Videos und Audiodateien NASA Pressemitteilung Abgerufen von https de wikipedia org w index php title 1E 0657 558 amp oldid 220664206