MACS J0025.4-1222

(Originalarbeit unter https://chandra.harvard.edu)

Kollision von Clustern liefert einen weiteren Hinweis auf Dunkle Materie

Eine weitere gewaltige Kollision von Galaxienclustern ist mit dem Chandra-Röntgen-Observatorium und dem Hubble-Weltraum-Teleskop der NASA eingefangen worden. Wie ein berühmter Verwandter, der sogenannte Bullet-Cluster, liefert dieser Zusammenstoß von Clustern ein eindrucksvolles Indiz für Dunkle Materie und Einblick in deren Eigenschaften.

Wie der Bullet-Cluster zeigt dieser neu untersuchte Cluster, offiziell bekannt als MACS J0025.4-1222, eine klare Trennung zwischen Dunkler und gewöhnlicher Materie. Dies hilft eine entscheidende Frage zu beantworten, nämlich ob Dunkle Materie auf anderen Wegen als nur über die Schwerkraft mit sich selbst wechselwirkt.

Dieser Befund ist wichtig, da er unabhängig die Ergebnisse bestätigt, die für den Bullet-Cluster im Jahr 2006 gefunden wurden. Die neuen Resultate zeigen, daß der Bullet-Cluster kein Einzelfall ist und daß die früheren Resultate nicht das Ergebnis einiger unbekannter Fehler waren.

Genau wie der Bullet-Cluster bildete sich MACS J0025 nach einer unglaublich energiereichen Kollision zwischen zwei großen Clustern fast in der Himmelsebene. In mancher Hinsicht kann man sich MACS J0025 als einen Vorläufer des Bullet-Clusters vorstellen. Wegen seiner viel größeren Entfernung von 5.7 Milliarden Lichtjahren verfolgen Astronomen einen Zusammen-stoß, der sich lange vor der Kollision des Bullet-Clusters ereignete.

Mit Hilfe optischer Aufnahmen von Hubble konnte das Team die Verteilung der gesamten Masse (in blau eingefärbt) – Dunkle und gewöhnliche Materie – unter Anwendung einer Technik, die auf dem bekannten Gravitationslinseneffekt beruht, ableiten. Die Chandra-Daten erlaubten es den Astronomen, die Lage der gewöhnlichen Materie, zumeist in Form von heißem Gas, das hell im Röntgenlicht leuchtet (rosa), genau zu kartieren.

Ein bedeutender Unterschied zwischen dem Bullet-Cluster und dem neuen System besteht darin, daß MACS J0025 genau genommen kein „Geschoß“ besitzt. Diese Struktur ist ein dichter, im Röntgenlicht heller Kern aus Gas, der beobachtet werden kann, wie er sich durch den Bullet-Cluster bewegt. Trotz allem, die Menge an Energie, die diese riesige Kollision beinhaltet, ist nahezu genauso extrem als die, die man im Bullet-Cluster fand.

Als die beiden Cluster, die MACS J0025 bildeten (jeder ein Gigant von nahezu Millionen Milliarden Mal der Masse der Sonne), mit Geschwindigkeiten von Millionen Kilometer pro Stunde verschmolzen, kollidierte das Heiße Gas des in jedem Cluster mit dem heißen Gas des anderen und wurde abgebremst, doch nicht so die Dunkle Materie. Deshalb liefert die Trennung der Materie, in rosa und blau dargestellt, direkte Hinweise auf Dunkle Materie und stützt die Auffassung, daß Teilchen der Dunklen Materie nur sehr schwach oder gar nicht miteinander wechselwirken, ausgenommen die Anziehung durch die Gravitation.

Einer der großen Erfolge der modernen Astronomie ist es gewesen, eine vollständige Bestandsaufnahme des Materie- und Energieinhalts des Universums aufzustellen. Die sogenannte Dunkle Materie macht dabei etwa 23% dieses Inhalts aus, fünf Mal mehr als die gewöhnliche Materie, die mit Teleskopen entdeckt werden kann. Die neuesten Ergebnisse mit MACS J0025 bestätigen diese Befunde abermals.

Das internationale Astronomenteam in dieser Untersuchung wurde geleitet von Maruša Bradač von der Universität in Kalifornien, Santa Barbara (UCSB) und Steve Allen vom Kavli Institut für Teilchenastrophysik und Kosmologie in Stanford und am SLAC. Ihre Ergebnisse werden in der nächsten Ausgabe des Astrophysical Journal veröffentlicht. Weitere Mitglieder waren Tommaso Treu (UCSB), Harald Ebeling (Universität Hawaii), Richard Massey (Königliches Observatorium Edinburgh) und R. Glenn Morris, Anja von der Linden sowie Douglas Applegate (Stanford).

• Kurzinformation:
• Scale: Image is 3.2 arcmin across
• Category: Groups & Clusters of Galaxies
• Coordinates (J2000): RA 00h 25m 29.80s | Dec -12° 22´ 47.00″
• Constellation: Cetus
• Color Code: X-ray (Purple); Lensing (Blue); Optical (Yellow & Cyan)
• Instrument: ACIS
• Distance Estimate: about 5.6 billion light years
• Release Date: August 27, 2008
• References: Maruša Bradač et al. “Revealing the Properties of Dark Matter in the Merging Cluster MACS J0025.4–1222” The Astrophysical Journal 687, Number 2