Schlagwort: Galaxienhaufen

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Die Galaxien des Virgohaufens

Siehe Erklärung. Ein Klick auf das Bild lädt die höchstaufgelöste verfügbare Version.

Bildcredit und Bildrechte: Rogelio Bernal Andreo

Beschreibung: Weitaus mehr als tausend Galaxien sind im Virgo-Galaxienhaufen bekannt. Der Virgohaufen ist der unserer Lokalen Gruppe nächstgelegene große Galaxienhaufen. Es ist schwierig, ihn in einem einzigen Sichtfeld zu erfassen, weil er einen großen Bereich am Himmel abdeckt.

Dieses sorgfältig erstellte Weitwinkel-Mosaik aus Teleskopbildern zeigt die Zentralregion des Virgohaufens hinter zarten Vordergrund-Staubwolken, die über der Ebene unserer Milchstraße liegen. Die markante elliptische Galaxie M87 liegt links unter der Bildmitte. Rechts neben M87 sind Galaxien aufgereiht, die als Markarjans Galaxienkette bekannt sind.

Bei genauer Betrachtung des Bildes erkennt man viele Galaxien im Virgohaufen als kleine, verschwommene Flecken. Wenn Sie den Mauspfeil über das Bild schieben, sehen Sie die größeren Galaxien mit den Bezeichnungen im NGC-Katalog beschriftet. Einige Galaxien sind auch mit Messier-Katalognummern versehen, darunter M84, M86 und die markanten, farbigen Spiralen M88, M90 und M91.

Die durchschnittliche Entfernung der Virgo-Haufengalaxien beträgt laut Messungen etwa 48 Millionen Lichtjahre. Anhand der Entfernung des Virgohaufens wurden die wichtige Hubble-Konstante und die Größenordnung des Universums ermittelt.

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Im Zentrum des Virgohaufens

Im Bild sind mehrere große Galaxien verteilt, einige verzert, andere scheibenförmig oder elliptisch.

Bildcredit: NASA/ESA/ESO/NAOJ/G. Paglioli; Bildrechte: R. Colombari/G. Paglioli

Beschreibung: Der Virgo-Galaxienhaufen ist der unserer Milchstraße nächstgelegene Galaxienhaufen. Der Virgohaufen ist so nahe, dass er am Himmel mehr als 5 Grad einnimmt – etwa der 10-fache Winkeldurchmesser des Vollmondes. Sein Zentrum ist etwa 70 Millionen Lichtjahre entfernt, somit ist der Virgohaufen der nächstgelegene Galaxienhaufen. Er enthält mehr als 2000 Galaxien und übt einen merklichen Gravitationssog auf die Galaxien der Lokalen Gruppe um unsere Milchstraße aus. Der Haufen enthält nicht nur mit Sternen gefüllte Galaxien, sondern auch Gas, das so heiß ist, dass es im Röntgenspektralbereich leuchtet. Die Bewegungen von Galaxien in und um Haufen sind ein Hinweis, dass sie mehr Dunkle Materie enthalten als sichtbare, die wir wahrnehmen können. Das oben abgebildete Herz des Virgohaufens enthält helle Messier-Galaxien wie Markarjans Augen oben links, M86 rechts über der Mitte, M84 ganz rechts sowie die Spiralgalaxie NGC 4388 rechts unten.

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Illustris-Simulation des Universums

Videocredit: Illustris-Arbeitsgemeinschaft, NASA, PRACE, XSEDE, MIT, Harvard CfA; Musik: The Poisoned Princess (Media Right Productions)

Wie sind wir hierher gekommen? Klickt auf den Pfeil, lehnt euch zurück und seht zu. Diese neue Computersimulation zeigt die Entstehung des Universums. Es ist die größte und anspruchsvollste Simulation, die je erstellt wurde. Sie liefert neue Erkenntnisse zur Bildung von Galaxien und bietet neue Perspektiven zum Platz der Menschheit im Universum.

Das Illustris-Projekt ist das bisher größte seiner Art. Es verbrauchte 20 Millionen CPU-Stunden. Dabei verfolgte es 12 Milliarden Auflösungselemente in einem Würfel mit einer Kantenlänge von 35 Millionen Lichtjahren. Die berechnete Entwicklungszeit umfasst 13 Milliarden Jahre. Die Simulation veranschaulicht erstmals, wie aus Materie eine große Vielfalt an Galaxientypen entsteht.

Während sich das virtuelle Universum entwickelt, kondensiert bald durch Gravitation ein Teil der Materie, die mit dem Universum expandiert. Das Material bildet Filamente, Galaxien und Galaxienhaufen.

Das Video zeigt die Perspektive einer virtuellen Kamera, die einen Teil des Universums umkreist, während sich dieses verändert. Zuerst zeigt sie die Entwicklung Dunkler Materie. Dann folgt Wasserstoff, der nach Temperatur codiert ist (0:45). Später sind schwere Elemente wie Helium und Kohlenstoff zu sehen (1:30). Schließlich kehrt die Kamera zu Dunkler Materie zurück (2:07).

Links unten ist die Zeit gelistet, die seit dem Urknall vergangen ist. Rechts unten ist die Art der gezeigten Materie zu lesen. Explosionen (0:50) zeigen Galaxienzentren mit sehr massereichen Schwarzen Löchern. Sie werfen Blasen aus heißem Gas aus. Es gibt interessante Unstimmigkeiten zwischen Illustris und dem realen Universum. Nun wird untersucht, warum die Simulation zum Beispiel ein Übermaß an alten Sternen erzeugt.

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Hubble zeigt die anämische Spirale NGC 4921

Die abgebildete Spiralgalaxie ist direkt von oben zu sehen. Der helle Kern in der Mitte ist länglich, die Spiralarme wirken nebelig und verschwommen, dazwischen sind einige Ranken aus dunklem Staub verteilt.

Bildcredit: Daten – Hubble-Vermächtnisarchiv, ESA, NASA; Bearbeitung – Roberto Colombari

Wie weit ist die Spiralgalaxie NGC 4921 entfernt? Ihre Distanz wird derzeit auf etwa 310 Millionen Lichtjahre geschätzt. Wenn man sie genau bestimmt, hilft das der Menschheit – zusammen mit der genauen Geschwindigkeit, mit der sie sich entfernt -, die Expansionsgeschwindigkeit des ganzen sichtbaren Universums zu kalibrieren.

Für diese Kalibrierung nahm das Weltraumteleskop Hubble mehrere Bilder auf. Damit versuchte man, einige Schlüsselmarker für Sterndistanzen finden. Es sind die veränderlichen Cepheiden. NGC 4921 ist Mitglied des Coma-Galaxienhaufens. Die genaue Entfernung zu dieser Galaxie wäre also auch die genauere Entfernung zu einem der nächstgelegenen Haufen im lokalen Universum.

Die Spiralgalaxie NGC 4921 wird wegen ihrer geringen Sternbildungsrate und Oberflächenhelligkeit informell als anämisch bezeichnet. Das Bild zeigt – von innen nach außen – einen hellen Kern, einen markanten Zentralbalken und einen auffälligen Ring aus dunklem Staub. Auch blaue Haufen aus kürzlich entstandenen Sternen sind zu sehen. Dahinter befinden sich mehrere kleinere Begleitgalaxien sowie Galaxien im fernen Universum. Die Sterne im Bild befinden sich in unserer Milchstraße. Sie sind nicht mit NGC 4921 verbunden.

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Hubble-Remix: die aktive Galaxie NGC 1275

Vor einem diffusen hellen Galaxienkern verlaufen relativ stabild Filamente, die purpurn leuchten.

Bildcredit: Daten – Hubble-Vermächtnisarchiv, ESA, NASA; Bearbeitung – Al Kelly

Die aktive Galaxie NGC 1275 ist das zentrale, markante Mitglied des großen Perseus-Galaxienhaufens, der relativ nahe liegt. In sichtbaren Wellenlängen wirkt sie ungestüm, ist aber auch eine gewaltige Quelle an Röntgen- und Radioemissionen.

NGC 1275 sammelt Materie an. Ganze Galaxien fallen in sie hinein und speisen am Ende ein sehr massereiches Schwarzes Loch im Kern der Galaxie. Dieses Farbkompositbild wurde aus Archivdaten des Weltraumteleskops Hubble neu erstellt. Es betont die daraus resultierenden galaktischen Trümmer und Filamente aus leuchtendem Gas. Manche davon sind bis zu 20.000 Lichtjahre lang. Die Filamente bleiben in NGC 1275 bestehen, obwohl der Tumult galaktischer Kollisionen sie eigentlich zerstören sollte.

Was hält die Fasern zusammen? Beobachtungen lassen vermuten, dass die Strukturen, die durch die Aktivität des Schwarzen Loches vom Zentrum der Galaxie ausgestoßen werden, durch Magnetfelder zusammengehalten werden. NGC 1275 ist auch als Perseus A bekannt. Sie umfasst mehr als 100.000 Lichtjahre und ist etwa 230 Millionen Lichtjahre von uns entfernt.

Lesetipp: APOD auf Spiegelsites

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Die dichteste Galaxie

Links oben leuchtet das helle Zentrum der elliptischen Galaxie M60 im Virgohaufen. In der Mitte befindet sich die ultra-dichte Zwerggalaxie M60-UCD1.

Credit: NASA, ESA, Hubble-Vermächtnisteam (STScI/AURA), Jay Strader (Michigan St. Univ.) et al.

Der helle Kern und die äußeren Bereiche der gewaltigen elliptischen Galaxie M60 (auch NGC 4649) leuchten auf dieser scharfen Nahaufnahme des Weltraumteleskops Hubble links oben. M60 ist an die 54 Millionen Lichtjahre entfernt. Sie und einen Durchmesser von 120.000 Lichtjahren und ist eine der größten Galaxien im nahe gelegenen Virgo-Galaxienhaufen.

Im kosmischen Vergleich wurde der kleine runde Klecks in der Bildmitte nun als ultra-kompakte Zwerggalaxie erkannt. Sie ist als M60-UCD1 katalogisiert und ist vielleicht die dichteste Galaxie im nahen Universum. Die Zwerggalaxie enthält insgesamt 200 Millionen Sonnenmassen. Da sich die Hälfte davon in einem Radius von nur 80 Lichtjahren konzentriert, liegen die Sterne in der inneren Region von M60-UCD1 durchschnittlich 25-mal enger beisammen als in der Milchstraße in der Umgebung des Planeten Erde.

Um die Natur von M60-UCD1 zu erforschen, versucht man herauszufinden, ob die ultra-kompakte Zwerggalaxie der zentrale Überrest größerer Galaxien ist, die bei nahen Begegnungen durch die Gezeiten abgeschält wurden. Vielleicht ist sie aber auch aus einem massereichen Kugelsternhaufen entstanden.

In der Mitte wurde kürzlich eine helle Röntgenquelle entdeckt. Sie könnte von einem sehr massereichen Schwarzen Loch stammen. Falls das stimmt, spricht das für die These, dass M60-UCD1 ein Galaxienrest ist.

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Der Galaxienhaufen Abell 1689 lenkt Licht ab

Helle, verschwommen wirkende Galaxien drängen sich in der Mitte dieses Bildes. Im Umkreis sind blaue, schmale Bögen zu finden, es sind Galaxien, deren Bilder von der Gravitation des Haufens verzerrt wurden.

Credit: NASA, ESA, Hubble-Vermächtnisteam (STScI/AURA) sowie J. Blakeslee (NRC Herzberg, DAO) und H. Ford (JHU)

Hier ist eines der massereichsten Objekte im sichtbaren Universum. Diese Ansicht entstand mit der Advanced Camera for Surveys (ACS) an Bord des Weltraumteleskops Hubble.

Im Bild krümmt der Galaxienhaufen Abell 1689 sichtlich den Raum. Das wurde von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt. Der Haufen krümmt das Licht einzelner Galaxien, die hinter dem Haufen liegen. Dabei entstehen gekrümmte Mehrfachbilder. Die Stärke der gewaltigen Gravitationslinse wird von ihrer Masse bestimmt.

Doch die sichtbare Materie in Form der gelblichen Galaxien im Haufen bildet nur etwa ein Prozent der Masse, die für die beobachteten bläulichen Bogenbilder der Hintergrundgalaxien nötig wäre. Tatsächlich hat ein Großteil der Gravitationsmasse, die eine Krümmung des Raumes in diesem kosmischen Ausmaß erklären könnte, eine Form der immer noch rätselhaften Dunklen Materie.

Dunkle Materie ist die überwiegende Gravitationsquelle in Abell 1689, doch ihre Anwesenheit wird nur durch die gekrümmten Bögen und verzerrten Bilder der Hintergrundgalaxien sichtbar. Überraschend ist, dass eine genaue Untersuchung dieses Bildes mehr als 100.000 Kugelsternhaufen im Galaxienhaufen zum Vorschein bringt.

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Blick durch Abell 68

Dieses Hubble-Bild zeigt den Galaxienhaufen Abell 68. Es veranschaulicht die Funktion einer natürlichen Gravitationslinse.

Credit: NASA, ESA, Hubble-Vermächtnis/ESA-Hubble-Arbeitsgemeinschaft – Danksagung: Nick Rose

Möchtet ihr einen Galaxienhaufen als Teleskop benützen? Es ist einfacher, als ihr denkt. Ferne Galaxienhaufen sind natürliche starke Gravitationslinsen. Die Gravitationsmasse des Haufens besteht großteils aus Dunkler Materie. Im Einklang mit Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie krümmt sie Licht, das von dahinter kommt. So entstehen vergrößerte und verzerrte Bilder von Galaxien im Hintergrund, die noch weiter entfernt sind.

Dieses scharfe Infrarotbild von Hubble zeigt die Funktion des Galaxienhaufens Abell 68 als Gravitationsteleskop. Es wurde von dem Amateurastronomen Nick Rose beim Wettbewerb „ESA-Hubbles verborgene Schätze“ untersucht.

Wenn ihr den Mauspfeil über das Bild schiebt, seht ihr Markierungen im Bild. Die Markierungen 1 und 2 zeigen zwei Linsenbilder derselben Hintergrundgalaxie. Das verzerrte Galaxienbild mit der Markierung 2 ähnelt einem klassischen Space Invader!

Markierung 3 zeigt eine unverzerrte Haufengalaxie, deren Gas abgestreift wird, während sie durch das dichtere intergalaktische Medium pflügt. Markierung 4 zeigt viele Hintergrundgalaxien. Sie sind als längliche Streifen und Bögen abgebildet.

Der Galaxienhaufen Abell 68 ist etwa 2,1 Milliarden Lichtjahre entfernt und befindet sich im Sternbild Füchslein (Vulpecula). Die Zentralregion des Haufens auf der Hubble-Ansicht ist mehr als 1,2 Millionen Lichtjahre breit.

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