Die Planck-Mission, die den Himmel in Mikrowellen abtastet, hat ihre ersten Bilder von Galaxienhaufen erhalten und einen bisher unbekannten Supercluster gefunden, der zu den größten Objekten im Universum gehört. Der Supercluster wirkt sich auf den kosmischen Mikrowellenhintergrund aus, und die beobachteten Verzerrungen des CMB-Spektrums werden verwendet, um die Dichtestörungen des Universums mithilfe des sogenannten Sunyaev-Zel’dovich-Effekts (SZE) zu erfassen. Dies ist das erste Mal, dass mit der SZE ein Supercluster entdeckt wurde. In Zusammenarbeit hat das Raumschiff XMM Newton den Fund in Röntgenstrahlen bestätigt.
Der Sunyaev-Zel’dovich-Effekt (SZE) beschreibt die Änderung der Energie, die CMB-Photonen erfahren, wenn sie auf ihrem Weg zu uns auf einen Galaxienhaufen treffen, wobei sie dem CMB selbst eine eindeutige Signatur aufdrucken. Die SZE ist ein einzigartiges Werkzeug zur Erkennung von Galaxienhaufen, selbst bei hoher Rotverschiebung. Planck ist in der Lage, über neun verschiedene Mikrowellenfrequenzen (von 30 bis 857 GHz) zu schauen, um alle Kontaminationsquellen aus dem CMB zu entfernen, und wird im Laufe der Zeit das hoffentlich schärfste Bild des frühen Universums liefern, das es je gab.
"Wenn die fossilen Photonen des Urknalls das Universum durchqueren, interagieren sie mit der Materie, auf die sie stoßen: Wenn sie sich beispielsweise durch einen Galaxienhaufen bewegen, streuen die CMB-Photonen freie Elektronen ab, die in dem heißen Gas vorhanden sind, das den Haufen füllt." sagte Nabila Aghanim vom Institut d'Astrophysique Spatiale in Orsay, Frankreich, einem führenden Mitglied der Gruppe von Planck-Wissenschaftlern, die SZE-Cluster und sekundäre Anisotropien untersuchen. "Diese Kollisionen verteilen die Frequenzen von Photonen auf eine bestimmte Weise, die es uns ermöglicht, den dazwischenliegenden Cluster vom CMB-Signal zu isolieren."
Da die heißen Elektronen im Cluster viel energetischer sind als die CMB-Photonen, führen Wechselwirkungen zwischen den beiden typischerweise dazu, dass die Photonen zu höheren Energien gestreut werden. Dies bedeutet, dass bei Betrachtung des CMB in Richtung eines Galaxienhaufens ein Defizit an Photonen mit niedriger Energie und ein Überschuss an energiereicheren Photonen beobachtet wird.
Das SZE-Signal des neu entdeckten Superclusters ergibt sich aus der Summe des Signals der drei einzelnen Cluster mit einem möglichen zusätzlichen Beitrag einer Filamentstruktur zwischen den Clustern. Dies liefert wichtige Hinweise auf die Verteilung von Gas in sehr großen Maßstäben, was wiederum auch für die Verfolgung der zugrunde liegenden Verteilung der Dunklen Materie von entscheidender Bedeutung ist.
"Die XMM-Newton-Beobachtungen haben gezeigt, dass einer der Kandidatencluster tatsächlich ein Supercluster ist, der aus mindestens drei einzelnen, massiven Galaxienhaufen besteht, die Planck allein nicht hätte auflösen können", sagte Monique Arnaud, die die folgende Planck-Gruppe leitet Quellen mit XMM-Newton.
"Dies ist das erste Mal, dass ein Supercluster über die SZE entdeckt wurde", sagte Aghanim. "Diese wichtige Entdeckung öffnet ein brandneues Fenster für Supercluster, das die Beobachtungen der einzelnen Galaxien darin ergänzt."
Supercluster sind große Anordnungen von Galaxiengruppen und -clustern, die sich an den Schnittpunkten von Blättern und Filamenten im wispy kosmischen Netz befinden. Da Cluster und Supercluster die Verteilung sowohl der leuchtenden als auch der dunklen Materie im gesamten Universum verfolgen, ist ihre Beobachtung entscheidend, um zu untersuchen, wie sich kosmische Strukturen gebildet und entwickelt haben.
Die erste Planck All-Sky-Umfrage begann Mitte August 2009 und wurde im Juni 2010 abgeschlossen. Planck wird bis Ende 2011 weiterhin Daten sammeln. In dieser Zeit werden über vier All-Sky-Scans durchgeführt.
Das Planck-Team analysiert derzeit die Daten der ersten All-Sky-Umfrage, um sowohl bekannte als auch neue Galaxienhaufen für den frühen Sunyaev-Zel'dovich-Katalog zu identifizieren, der im Januar 2011 veröffentlicht wird.
Quelle: ESA
