Bildnachweis: Chandra
Ein neues Bild vom Chandra-Röntgenobservatorium zeigt eine entfernte Galaxie, die früher aussah wie unsere eigene Milchstraße, die mit 7,5 Millionen Stundenkilometern in einen Galaxienhaufen stürzt. Die Kraft dieser Kollision ist so stark, dass der umgebende Wasserstoff in der Galaxie entfernt wird und nur die Skelettspiralarme übrig bleiben. Ohne Wasserstoff ist die Sternentstehung in der Galaxie zum Stillstand gekommen. Obwohl Galaxienkollisionen schon einmal gesehen wurden, ist dies die schnellste und gewalttätigste, die jemals gesehen wurde.
Eine Galaxie, die einst wie unsere Milchstraße war, wird zerfetzt, während sie mit einer Geschwindigkeit von 4,5 Millionen Meilen pro Stunde durch das Herz eines entfernten Galaxienhaufens stürzt. Bei dieser ungewöhnlich heftigen Kollision mit dem umgebenden Clustergas wird die Galaxie auf ihre Skelettspiralarme reduziert, während sie von frischem Wasserstoff befreit wird, um neue Sterne zu bilden.
Der vorzeitige Untergang der Galaxie bietet neue Hinweise, um das Rätsel zu lösen, was mit Spiralgalaxien in einem gewalttätigen Universum passiert. Ansichten des frühen Universums zeigen, dass Spiralgalaxien in reichen Galaxienhaufen früher viel häufiger vorkamen. Aber sie scheinen im Laufe der kosmischen Zeit verschwunden zu sein. Wo sind diese „vermissten Körper“ geblieben?
Astronomen verwenden eine breite Palette von Teleskopen und Analysetechniken, um einen "CSI" - oder Crime Scene Investigator-ähnlichen Blick darauf zu werfen, was mit dieser Galaxie in der rauen Nachbarschaft ihres Clusters passiert. "Es ist ein klarer Fall von Galaxienangriffen und Batterien", sagt William Keel von der University of Alabama. "Dies ist das erste Mal, dass wir eine vollständige Reihe von Ergebnissen aus solch unterschiedlichen Techniken haben, die das begangene Verbrechen und den Modus Operandi zeigen."
Keel und Kollegen legen in einer Reihe von Präsentationen heute in Atlanta, Georgia, auf dem 203. Treffen der American Astronomical Society die "forensischen Beweise" für das späte Leben der Galaxie dar. Astronomen haben die Beweise zusammengestellt, indem sie verschiedene diagnostische Beobachtungen von Teleskopen kombiniert haben, die das Erscheinungsbild der Galaxie in Röntgen-, optischem und Radiolicht analysieren. Parallele Beobachtungen bei verschiedenen Wellenlängen verfolgen, wie Sterne, Gas und Staub herumgeschleudert und aus der fragilen Galaxie namens C153 herausgerissen werden. Obwohl solche "verzweifelten" Galaxien schon einmal gesehen wurden, ist ihr Tod ungewöhnlich schnell und gewalttätig. Die Galaxie gehört zu einer Gruppe von Galaxien, die vor etwa 100 Millionen Jahren in eine andere Gruppe geraten sind. Diese Galaxie nahm die Hauptlast der Schläge auf sich, als sie entlang einer Flugbahn direkt durch den dichten Kern des kollidierenden Clusters fiel.
"Dies hilft, die seltsamen Röntgen- und Radioemissionen zu erklären, die wir sehen", sagt Keel. "Die Galaxie ist ein Labor, in dem untersucht wird, wie Gas entfernt werden kann, wenn es durch das heiße Clustergas fliegt, die Geburt eines Sterns abschaltet und die Galaxie transformiert."
Der erste Hinweis auf galaktisches Chaos in diesem Cluster kam 1994, als das Radioteleskop Very Large Array in der Nähe von Socorro, NM, eine ungewöhnliche Anzahl von Radiogalaxien im Cluster entdeckte, die Abell 2125 genannt werden. Radioquellen verfolgen sowohl die Sternentstehung als auch die Zufuhr von Zentralzellen Schwarze Löcher in Galaxienhaufen. Die Funkbeobachtungen zeigten auch, dass sich C153 als außergewöhnlich leistungsstarke Funkquelle von den anderen Galaxien abhebt.
Keels Team begann ein umfangreiches Programm weiterer Beobachtungen, um Details über die Galaxien aufzudecken. "Damit sollte untersucht werden, welche Verbindung möglicherweise zwischen Ereignissen auf der 10-Millionen-Lichtjahres-Skala der Cluster-Fusion und dem, was tief in einzelnen Galaxien geschieht, besteht", sagt Keel.
Röntgenbeobachtungen des ROSAT-Satelliten (Abkürzung für den Röntgensatelliten) zeigten, dass der Cluster große Mengen an 20 Millionen Grad Kelvin-Gas enthält, das die Galaxien umhüllt. Das Gas wird in zwei Hauptklumpen konzentriert und nicht gleichmäßig über den Cluster verteilt, wie dies üblicherweise der Fall ist.
Dies untermauerte den Verdacht, dass zwei Galaxienhaufen tatsächlich kollidieren. Mitte bis Ende der neunziger Jahre drehten Astronomen das 4-Meter-Teleskop von Mayall und das 3,5-Meter-Teleskop von WIYN am Kitt Peak National Observatory auf dem Cluster, um das Sternenlicht spektroskopisch zu analysieren. Sie fanden viele sternbildende Systeme und sogar aktive galaktische Schwarze Löcher, die durch die Kollision befeuert wurden. Die zerfallende Galaxie C153 stach dramatisch hervor, als die KPNO-Teleskope verwendet wurden, um den Cluster in Farbe zu fotografieren.
Anschließend trainierten die Astronomen das Hubble-Weltraumteleskop (HST) der NASA auf C153 und lösten eine bizarre Form auf. Sie fanden heraus, dass die Galaxie mit vielen jungen Sternhaufen und chaotischen Staubmerkmalen ungewöhnlich klumpig aussieht. Neben den gestörten Merkmalen in der Galaxienscheibe zeigte HST auch, dass das Licht im Schwanz hauptsächlich auf die jüngste Sternentstehung zurückzuführen ist, was eine direkte Verbindung zum Abstreifen der Galaxie beim Durchgang durch den Clusterkern herstellt. Gas, das wie Schnee vor einem Pflug an der Vorderkante der Galaxie komprimiert wurde, entzündete einen Feuersturm der Geburt eines neuen Sterns. Hinweise auf die jüngste Sternentstehung stammen auch aus dem optischen Spektrum, das am 10-Meter-Gemini-North-Teleskop in Hawaii erhalten wurde. Das Spektrum ermöglicht es den Forschern, die Zeit seit dem letzten Ausbruch der Sternentstehung abzuschätzen.
Diese Schlussfolgerung wurde weiter untermauert, als die Mosaikkamera am Mayall-Teleskop von Kitt Peak einen sehr langen Schwanz von ausgedehntem Gas aus der Galaxie fand. Der Schwanz wurde anscheinend teilweise durch einen Hurrikan von Sternwinden erzeugt, der die neuen Sterngeburtsregionen abkochte und rückwärts geblasen wurde, während die Galaxie durch das umgebende heiße Gas des Clusters streift.
Spektroskopische Beobachtungen mit dem Gemini-Teleskop ermöglichten es den Astronomen, den Starburst zu datieren. Sie stellen fest, dass 90 Prozent des blauen Lichts von C153 von einer Population von Sternen stammt, die 100 Millionen Jahre alt sind. Dieses Alter entspricht der Zeit, zu der die Galaxie durch das dichteste Gas im Clusterkern hätte rasen sollen.
Die spektroskopischen Beobachtungen der Zwillinge zeigen, dass sich die Sterne in einem regelmäßigen Muster der Orbitalbewegung um das Zentrum befinden, wie es für Scheibengalaxien üblich ist. Es gibt jedoch mehrere weit verbreitete Gaswolken, die sich unabhängig von den Sternen bewegen. „Dies ist ein wichtiger Hinweis darauf, dass etwas jenseits der Gravitationskräfte wirken muss, da Sterne und Gas auf reine Gravitationskräfte genauso reagieren“, sagt Keel. "Mit anderen Worten, das Gas der Galaxie weiß nicht, was die Sterne tun."
Das Chandra-Röntgenobservatorium der NASA entdeckte, dass die mit optischen Teleskopen und einem damit verbundenen Funkmerkmal erkannten kühleren Wolken in eine viel größere Gasspur von mehreren Millionen Grad eingebettet sind. Chandras Daten deuten darauf hin, dass dieses heiße Gas wahrscheinlich durch den Starburst an schweren Elementen angereichert und durch seine Überschallbewegung durch die viel größere Gaswolke, die den Cluster durchdringt, aus der Galaxie vertrieben wurde.
Zusammengenommen liefern diese Beobachtungen Hinweise darauf, dass der Staudruck des externen Gases im Cluster das eigene Gas der Galaxie abstreift. Es wurde lange angenommen, dass dieser Prozess die erzwungene Entwicklung von Clustergalaxien erklärt. Die Folgen wurden auf verschiedene Weise gesehen. Einige nahe gelegene Beispiele, Seyferts Sextett und Stefans Quintett, sind enge Cluster, die die Folgen von Hochgeschwindigkeitskollisionen zeigen.
Die Galaxie C153 ist dazu bestimmt, die letzten Überreste ihrer Spiralarme zu verlieren und eine milde S0-Galaxie mit einer zentralen Ausbuchtung und Scheibe, aber ohne Spiralarmstruktur zu werden. Diese Arten von Galaxien sind in den heute beobachteten dichten Galaxienhaufen verbreitet. Astronomen planen, 2004 erneut neue Beobachtungen mit Gemini zu machen, um die Dynamik des Gases und der Sterne im Schwanz zu untersuchen.
Die Mitglieder des Wissenschaftsteams sind William Keel (Universität von Alabama), Frazer Owen (Nationales Radioastronomie-Observatorium), Michael Ledlow (Gemini-Observatorium) und Daniel Wang (Universität von Massachusetts).
Das Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, verwaltet das Chandra-Programm für das Office of Space Science im NASA-Hauptquartier in Washington. Northrop Grumman aus Redondo Beach, Kalifornien, ehemals TRW, Inc., war der Hauptentwicklungsauftragnehmer für das Observatorium. Das Smithsonian Astrophysical Observatory kontrolliert Wissenschaft und Flugbetrieb vom Chandra X-ray Center in Cambridge, Massachusetts.
Originalquelle: Chandra-Pressemitteilung
