Spektakulärer Gasabfluß aus einem hellen Galaxiencluster

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Der Galaxiencluster Abell 1835. Astronomen haben ungefähr zehn Milliarden Sonnenmassen an molekularem Gas entdeckt, das aus diesem Cluster strömt. The Nordic Optical Telescope / U. Hawaii Telescope

 

Galaxiencluster sind Ansammlungen von einigen bis zu tausenden von Galaxien und die meisten Galaxien sind Mitglieder eines solchen Clusters. In unserem eigenen Fall ist die Milchstraße ein Mitglied der „Lokalen Gruppe“, eine Anhäufung von ungefähr fünfzig Galaxien, deren anderes großes Mitglied die in etwa 2.3 Millionen Lichtjahren Entfernung gelegene Andromeda-Galaxie ist. Der uns am nächsten gelegene Galaxiencluster ist der aus rund 2.000 Mitgliedern bestehende Virgo-Cluster; sein Zentrum liegt circa 50 Millionen Lichtjahre entfernt. Der Raum zwischen all diesen Galaxien ist nicht leer, sondern er ist mit heißem Gas gefüllt, dessen Temperatur in der Größenordnung von zehn Millionen Kelvin liegt – oder sogar noch höher.

Die Clusterbildung der Galaxien beeinflußt die Entwicklung jeder einzelnen Mitgliedsgalaxie. Gängige Modelle der Clusterbildung von Galaxien kranken unter mehreren offenkundigen Vereinfachungen. Eine betrifft das Schicksal des heißen, im Röntgenlicht strahlenden Gases. In den Zentren der Cluster wird das Gas durch Jets supermassereicher Schwarzer Löcher, Supernovae (der explosive Untergang von Sternen) und weiteren Prozessen aufgeheizt. Das Rätsel liegt darin, weshalb dieses heiße Gas nicht abkühlt und dann Richtung Clusterzentrum sinkt. Die geläufige Vermutung ist gewesen, daß von supermassereichen Schwarzen Löchern abströmende Jets oder andere Arten von Rückkopplung die Bildung solcher „cooling flows“* hemmen, doch die Details dieses Mechanismus herauszuarbeiten, ist schwer zu erreichen gewesen.

Ein großes Team an Astronomen, darunter Brian McNamara und Paul Nulsen vom CfA, hat das strömende Gas in dem hellen Cluster Abell 1835 untersucht. Mit dem Röntgen-Observatorium Chandra bildeten sie das sehr heiße Gas im Cluster ab und das Radioteleskop ALMA vermaß zum ersten Mal die Bewegungen des kühleren, reichlich vorhandenen Kohlenmonoxidgases. Die Astronomen entdeckten eine gewaltige Strömung: etwa zehn Milliarden Sonnenmassen an sich schnell bewegendem, molekularem Gas. Es stellte sich die Frage, ob dieses Gas sich nach außen oder innen bewegt und was diese Bewegung verursacht.

Die Astronomen kamen aus der Verteilung der Gasbewegung zu dem Schluß, daß es sich fast sicher nach außen bewegt – eine nach innen gerichtete Bewegung würde dazu führen, daß das Gas nahe am gravitativen Zentrum beschleunigt wird. Was den Grund betrifft, so besitzt dieser Cluster auch etwa fünfzig Milliarden Sonnenmassen an molekularem Gas, aus dem er Sterne mit einer Rate von etwa 100 – 180 pro Jahr hervorbringt (eine sehr große Rate, wenn man sie zum Beispiel mit der Rate der Milchstraße vergleicht, in der nur wenige Sterne pro Jahr entstehen). Jedoch scheinen die durch diese neuen Sterne verursachten Supernova-Explosionen nicht auszureichen, um die beobachteten Bewegungen zu erklären. Die Wissenschaftler kommen in der Tat zu dem Schluß, daß die auswärts gerichtete Bewegung durch stärkere Abströmungen, die durch die Jets aus dem aktiven Schwarzen Loch im Kern mit Energie versorgt werden, angetrieben wird. Die neuen Resultate bedeuten, daß durch Jets aufgeheiztes, im Röntgenlicht strahlendes Gas in vielen Fällen verantwortlich sein könnte, daß große Mengen an molekularem Gas aus den Galaxien in den intergalaktischen Raum getrieben werden.

* cooling flow = etwa „sich durch Strömung abkühlend“

Literatur:
„A 1010 Solar Mass Flow of Molecular Gas in the A1835 Brightest Cluster Galaxy“
B. R. McNamara, H. R. Russell, P. E. J. Nulsen, A. C. Edge, N. W. Murray, R. A. Main, A. N. Vantyghem, F. Combe, A. C. Fabian, P. Salome, C. C. Kirkpatrick, S. A. Baum, J. N. Bregman, M. Donahue, E. Egami, S. Hamer, C. P. O’Dea, J. B. R. Oonk, G. Tremblay, and G. M. Voit
The Astrophysical Journal, 785:44 (9pp), 2014 April 10