Tiefes Weitfeld des Virgo-Haufens, das ein diffuses Galaxiennetz zeigt. Bildnachweis: Chris Mihos et al. Klicken um zu vergrößern.
Astronomen der Case Western Reserve University haben das tiefste Weitwinkelbild aller Zeiten des nahegelegenen Virgo-Galaxienhaufens aufgenommen und zum ersten Mal direkt ein riesiges, komplexes Netz von „Intracluster-Sternenlicht“ enthüllt – fast 1.000 Mal lichtschwächer als der dunkle Nachthimmel – füllend der Raum zwischen den Galaxien innerhalb des Haufens. Die Streamer, Plumes und Kokons, aus denen dieses extrem schwache Sternenlicht besteht, bestehen aus Sternen, die aus Galaxien herausgerissen werden, wenn sie innerhalb des Haufens miteinander kollidieren, und fungieren als eine Art 'archäologische Aufzeichnung' des gewalttätigen Lebens von Haufengalaxien.
Das Jungfrau-Bild wurde mit dem kürzlich 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. Im Laufe von 14 dunklen mondlosen Nächten machten die Forscher mehr als 70 Bilder des Jungfrau-Clusters und kombinierten dann mit fortschrittlichen Bildverarbeitungstechniken die einzelnen Bilder 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 hätten falsch machen können.' Viele Effekte, wie Streulicht von nahen Sternen, von Instrumenten im Observatorium und sogar von der wechselnden Helligkeit des Nachthimmels können das Bild verunreinigen und zu ungenauen Ergebnissen führen. „Aber als wir jede dieser Verunreinigungen korrigierten, verschwand das schwache Sternenlicht nicht nur nicht, sondern wurde noch deutlicher. Da wussten wir, dass wir etwas Großes haben.“
Das neue Bild liefert dramatische Beweise für das gewaltsame Leben und Sterben von Haufengalaxien. Im Laufe der kosmischen Zeit durch ihre gegenseitige Gravitation zu riesigen Haufen zusammengezogen, kreisen Galaxien im Haufen herum, prallen auf andere Galaxien, werden von Gravitationskräften auseinandergenommen und sogar von den massereichen Galaxien, die im Herzen des Haufens sitzen, kannibalisiert werden. Die Kraft dieser Begegnungen zieht viele Galaxien buchstäblich auseinander und hinterlässt geisterhafte Sternenströme, die im Haufen treiben, eine schwache Hommage an die Gewalt des Haufenlebens.
„Aus Computersimulationen haben wir schon lange vermutet, dass dieses Netz aus Intracluster-Sternenlicht da sein sollte“, sagt Mihos, außerordentlicher Professor für Astronomie bei Case, „aber es war extrem schwierig, es zu kartieren, weil es so schwach ist.“ Mihos und die Doktoranden Craig Rudick (Case) und Cameron McBride (University of Pittsburgh und ehemaliger Student von Case) haben Computersimulationen entwickelt, die verfolgen, wie sich Galaxienhaufen im Laufe der Zeit entwickeln, um genau zu untersuchen, wie dieses Intracluster-Sternenlicht entsteht.
„Mit den Daten des Teleskops sehen wir, wie ein Haufen heute aussieht“, erklärt Mihos. „Aber mit Computersimulationen können wir beobachten, wie sich ein Cluster über 10 Milliarden Jahre entwickelt. Durch den Vergleich der Simulation mit den realen Merkmalen, die wir jetzt in Virgo sehen, können wir erfahren, wie der Haufen entstanden ist und was mit seinen vielen Galaxien passiert ist.“ Die Tatsache zum Beispiel, dass das Intracluster-Licht in Virgo so komplex und unregelmäßig ist, verleiht der Theorie der „hierarchischen Anordnung“ Glaubwürdigkeit, bei der Haufen sporadisch wachsen, wenn Gruppen von Galaxien in den Haufen fallen, anstatt durch die sanfte, langsame Addition von Galaxien Einer nach dem anderen.
Um das schwache Intracluster-Licht zu erkennen, war eine Aufrüstung des Burrell-Schmidt-Teleskops von Case erforderlich, das ursprünglich Teil des ursprünglichen Warner- und Swasey-Observatoriums in Cleveland war, bis es 1979 auf den Kitt Peak verlegt wurde. Zu den Verbesserungen gehörten die Installation eines neuen Kamerasystems und Upgrades 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 Sanierung des Teleskops leitete. 'Es ist das kleinste Teleskop auf dem Berg, aber mit diesen Upgrades ist es zu einer ziemlich unglaublichen Wissenschaft fähig.' Das große Sichtfeld des Teleskops – genug, um drei Vollmonde über das Bild zu passen – erwies sich als entscheidend für das Projekt, da es dem Team ermöglichte, das Intracluster-Licht über einen viel größeren Teil des Virgo-Clusters zu kartieren, als dies mit größeren Teleskopen mit ihrem . 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 etwa 50 Millionen Lichtjahren. Der Haufen enthält mehr als 2.000 Galaxien, von denen die hellste mit Hilfe eines kleinen Teleskops zu sehen ist.
Die Fallergebnisse werden in dem Artikel „Diffuse Light in the Virgo Cluster“ berichtet, der in der Ausgabe der Astrophysical Journal Letters vom 20. September veröffentlicht wird. Zu den Forschern des Mihos-Teams gehörten die Case-Astronomen Heather Morrison und Paul Harding sowie John Feldmeier, ein Mitglied der National Science Foundation am National Optical Astronomy Observatory in Tucson, Arizona (ehemals Case).
Das Weitfeldbild des Virgo-Clusters sowie Filme von Computersimulationen von Galaxien und Galaxienhaufen finden Sie unter http://astroweb.case.edu/hos/Virgo.
Originalquelle: Pressemitteilung der Case Western University
