Galaxienhaufen vergrößert ferne Supernova

Der Galaxienhaufen Abell 383 wurde vom Weltraumteleskop Hubble abgebildet. Um die Menge an Dunkler Materie zu bestimmen, wurde eine Supernova beobachtet, die in einer weit dahinter liegenden Galaxie explodierte. Die Bilder mit und ohne Supernova sind links oben eingeblendet.

Bildcredit: NASA, ESA, C. McCully (Rutgers U.) et al.

Wie kalibriert man eine riesige Gravitationslinse? In diesem Fall ist die Linse der Galaxienhaufen Abell 383. Er ist eine massereiche Ansammlung aus Galaxien, heißem Gas und Dunkler Materie. Der Haufen ist etwa 2,5 Milliarden Lichtjahre entfernt (Rotverschiebung z=0,187). Was kalibriert werden muss, ist die Masse des Haufens. Dazu zählt vor allem die Menge und Verteilung der Dunklen Materie.

Kürzlich wurde eine neue Methode zur Kalibrierung getestet. Dabei wartet man, bis sich hinter einem Galaxienhaufen eine sehr spezielle Supernova ereignet. Dabei zeigt sich, wie stark der Haufen die Supernova durch den Gravitationslinseneffekt vergrößert haben muss. Diese Technik ergänzt andere Methoden. Man kann damit berechnen, wie viel Dunkle Materie nötig ist, um die Bewegungen der Galaxien und von heißem Gas im Haufen zu erklären und um die Verzerrung der Gravitationslinsenbilder zu erzeugen.

Der Galaxienhaufen A383 wurde vom Weltraumteleskop Hubble abgebildet. Rechts zeigen die stark verzerrten Galaxien, die weit hinter dem Zentrum des Haufens liegen, dass er als Gravitationslinse geeignet ist.

Links sind zwei Bilder einer fernen Galaxie eingeschoben. Sie entstanden vor und nach einer kürzlich beobachteten Supernova. Bisher wurden zwei kalibrationstaugliche Supernovae vom Typ Ia hinter zwei anderen Galaxienhaufen entdeckt. Das geschah beim Projekt Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble (CLASH).

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Arp 81: 100 Millionen Jahre später

Die Masse aus Sternhaufen, Staubbahnen und hellen Gebieten an den Knoten ist kaum als die zwei Galaxien erkennbar, die sie sind.

Bildcredit: Hubble-Vermächtnisarchiv, ESA, NASA; Bearbeitung: Martin Pugh

Dieses stark verzerrte Galaxienpaar ist als Arp 81 katalogisiert. Vom Planeten Erde aus sehen wir es etwa 100 Millionen Jahre nach seiner engen Begegnung. Das Farbkompositbild zeigt die schweren Schäden durch die wechselseitigen Gezeitenkräfte bei der Begegnung sehr detailreich. Verzerrte Ströme aus Gas und Staub bilden ein Chaos mit gewaltiger Sternbildung. Ein Gezeitenschweif ist länger als 200.000 Lichtjahre. Er zieht hinter dem kosmischen Trümmerfeld vorbei.

Die Galaxien sind auch als NGC 6622 (links) und NGC 6621 bekannt und etwa gleich groß. In ferner Zukunft verschmelzen sie zu einer großen Galaxie. Davor durchleben sie wiederholte Annäherungen, bis sie am Ende zusammenwachsen. Die Galaxien sind 280 Millionen Lichtjahre entfernt. Sie befinden sich im Sternbild Drache. Auf diesem scharfen, neu bearbeiteten Bild aus Daten des Hubble-Vermächtnisarchivs sind im Hintergrund weiter entfernte Galaxien zu sehen.

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Der massereiche Galaxienhaufen El Gordo

Der rosarote Nebel im Bild zeigt die Röntgenstrahlung eines der massereichsten Galaxienhaufen, die wir kennen. Der blaue Nebel im Bild zeigt die berechnete Verteilung der Dunklen Materie, sie wurde anhand der Verzerrung dahinter liegender Galaxien berechnet.

Bildcredit: NASA, ESA, J. Jee (UC Davis) et al.

Es ist größer als eine Brotdose. Sogar viel größer als alle Brotladen der Welt. Der Galaxienhaufen ACT-CL J0102-4915 ist eines der größten und massereichsten Objekte, die wir kennen. Er ist sieben Milliarden Lichtjahre (z = 0.87) entfernt und hat den Spitznamen „El Gordo“. ACT-CL J0102-4915 ist etwa sieben Millionen Lichtjahre groß. Er enthält eine Masse von einer Billiarde (1.000.000.000.000.000) Sonnen.

Dieses Bild von El Gordo kombiniert ein Bild des Weltraumteleskops Hubble im sichtbaren Licht mit einem Röntgenbild des Chandra-Observatoriums. Es zeigt das heiße Gas in Rosarot. Eine computergenerierte Karte zeigt die wahrscheinlichste Verteilung der Dunklen Materie in Blau. Die Dunkle Materie wurde anhand der Verzerrung der Hintergrundgalaxien durch Gravitationslinsen berechnet.

Fast alle hellen Flecken sind Galaxien. Die Verteilung der blauen Dunklen Materie zeigt, dass sich der Haufen im mittleren Stadium einer Kollision zweier großer Galaxienhaufen befindet. Wenn man das Bild genau betrachtet, sieht man eine fast senkrechte Galaxie, die ungewöhnlich lang erscheint. Diese Galaxie ist in Wirklichkeit weit im Hintergrund. Ihr Bild ist durch den Gravitationslinseneffekt des massereichen Haufens gestreckt.

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Die massereiche nahe Spiralgalaxie NGC 2841

Die Galaxie im Bild wirkt sehr flach und zierlich, obwohl sie viel größer ist als unsere Milchstraße. Ihr Kern ist gelblich, außen verlaufen rötlichbraune dicht gefundene Spiralarme.

Bildcredit: Hubble, Subaru; Komposition und Bildrechte: Robert Gendler

Die Spiralgalaxie NGC 2841 ist eine der massereicheren bekannten Galaxien. Sie ist etwa 46 Millionen Lichtjahre entfernt. Wir finden sie im nördlichen Sternbild Ursa Major. Das scharfe Bild der prächtigen Universumsinsel zeigt einen markanten Kern und eine galaktische gelbliche Scheibe.

Die fleckigen Spiralarme sind eng gewundenen. Darin sind Staubbahnen eingebettet. Kleine rosarote Sternbildungsregionen und junge blaue Sternhaufen säumen die Arme. Im Unterschied dazu haben viele andere Spiralen ausladende Spiralarme mit großen Sternbildungsregionen.

NGC 2841 ist mehr als 150.000 Lichtjahre groß. Ihr Durchmesser ist also sogar größer als der unserer Milchstraße. Das Kompositbild entstand aus Aufnahmen, die mit dem 2,4-Meter-Weltraumteleskop Hubble im Orbit und dem 8,2-Meter-Subaru-Teleskop auf der Erde aufgenommen wurden. Röntgenbilder zeigen, dass Sternwinde und Sternexplosionen Schwaden aus heißem Gas erzeugen. Diese breiten sich in einen Hof um NGC 2841 aus.

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Stephans Quintett plus eins

Mitten im Bild sind die fünf Galaxien von Stephans Quintett. Die bläuliche Galaxie in der Mitte gehört nicht zur Gruppe. Links oben ist eine kleinere Spiralgalaxie, die gleich weit entfernt ist wie vier Galaxien im Quintett.

Bildmontage und Bearbeitung: Robert Gendler und Judy Schmidt; Bilddaten: Subaru-Teleskop (NAOJ), Hubble-Nachlassarchiv, R. Gendler

Stephans Quintett ist die erste als solche erkannte kompakte Galaxiengruppe. Dieses interessante Bild entstand aus Daten des Hubble-Nachlassarchivs und des Subaru-Teleskops auf dem Gipfel des Mauna Kea. Die Galaxien des Quintetts sammeln sich mitten im Feld. Nur vier der fünf Galaxien sind in einem kosmischen Tanz naher Begegnungen gefangen. Der Tanz findet etwa 300 Millionen Lichtjahre entfernt statt.

Die Außenseiterin ist leicht erkennbar. Die wechselwirkenden Galaxien NGC 7319, 7318A, 7318B und 7317 schimmern markant gelblich. Sie haben verzerrte Schleifen und Schweife. Diese sind unter dem Einfluss der zerstörerischen Gezeiten entstanden. Die bläuliche Galaxie NGC 7320 liegt im Vordergrund. Sie ist etwa 40 Millionen Lichtjahre entfernt und gehört nicht zur aneinander gebundenen Gruppe.

Im Feld ist jedoch links über Stephans Quintett eine weitere Galaxie zu sehen. Es ist NGC 7320C, sie ist ebenfalls 300 Millionen Lichtjahre entfernt. Wenn man sie zu den vier interagierenden Galaxien zählt, ist das Ganze wieder ein Quintett.

Stephans Quintett befindet sich im hoch fliegenden Sternbild Pegasus. Bei der Entfernung der wechselwirkenden Galaxien des Quintetts ist das Sichtfeld mehr als 500.000 Lichtjahre breit.

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Die Antennengalaxien kollidieren

Wie ein Tentakel windet sich eine Galaxie von unten ins Bild, sie ist voller rötlicher Sternbildungsgebiete, Staubwolken und blauer Sternhaufen.

Bildcredit: Hubble-Nachlassarchiv, NASA, ESA; Bearbeitung und Bildrechte: Davide Coverta

Im Sternbild Rabe (Corvus) treffen zwei Galaxien aufeinander. Hier sind die aktuellsten Bilder. Wenn zwei Galaxien zusammenstoßen, tun das die Sterne, aus denen sie bestehen, meist nicht. Galaxien sind nämlich großteils leerer Raum. Die Sterne, so hell sie auch sind, brauchen nur wenig Raum.

Die langsame Kollision dauert Hunderte Millionen Jahre. Dabei kann eine Galaxie die andere durch Gravitation zerreißen. Doch in beiden Galaxien sind Staub und Gas reichlich vorhanden. Sie kollidieren.

Bei diesem Kampf der Titanen markieren dunkle Staubsäulen massereiche Molekülwolken. Sie werden bei der galaktischen Begegnung komprimiert. Dadurch entstehen plötzlich Millionen Sterne. Einige davon sind in massereichen Sternhaufen durch Gravitation aneinander gebunden.

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Die Polarring-Galaxie NGC 2685

Mitten im Bild ist die Scheibengalaxie NGC 2685 oderArp 336, die von einem Ring aus Sternen, Sternhaufen und Staub umkreist wird. Dieser Ring macht sie zu einer Polarringgalaxie.

Bildcredit und Bildrechte: Ken Crawford

NGC 2685 ist eine bestätigte Polarring-Galaxie. Polarringgalaxien sind eine seltene Art Galaxien. Sie werden von Sternen, Gas und Staub in ringförmigen Strukturen umkreist. Diese Ringe stehen senkrecht zur Ebene der flachen Galaxienscheibe. Die bizarre Anordnung entstand vielleicht aus Materie einer anderen Galaxie, die zufällig von einer Scheibengalaxie eingefangen wurde. Dabei wurden die eingefangenen Trümmer zu einem rotierenden Ring auseinandergezogen.

Doch die beobachteten Eigenschaften von NGC 2685 lassen vermuten, dass die rotierende Ringstruktur bemerkenswert alt und stabil ist. Die scharfe Ansicht zeigt das merkwürdige System. Es ist auch als Arp 336 oder Helix-Galaxie bekannt. Die seltsamen lotrechten Ringe sind leicht zu erkennen. Sie laufen nämlich zusammen mit anderen äußeren Störstrukturen vor der galaktischen Scheibe vorbei.

NGC 2685 ist etwa 50.000 Lichtjahre groß. Sie befindet sich 40 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Große Bärin (Ursa Major).

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Messier 63: Die Sonnenblumengalaxie

In der Mitte schwebt eine Spiralgalaxie mit sehr stark strukturierte Spiralarme und Sternbildungsregionen. In der Mitte leuchtet die Galaxie gelblich, außen herum ist sie bläulich, umgeben von einem zarten Nebel und schwarzen Raum und wenigen Sternen.

Bildcredit und Bildrechte: Bill Snyder (Sierra Remote Observatories)

Messier 63 ist eine helle Spiralgalaxie am Nordhimmel. Sie ist etwa 25 Millionen Lichtjahre entfernt und steht im treuen Sternbild Jagdhunde. Das majestätische Inseluniversum ist auch als NGC 5055 katalogisiert. Es ist fast 100.000 Lichtjahre groß. Damit ist sie ähnlich groß wie unsere Milchstraße.

M63 hat den landläufigen Namen „Sonnenblumengalaxie“. Auf diesem scharfen, farbenprächtigen Galaxienporträt präsentiert sie einen hellen, gelblichen Kern. Ihre weiten, blauen Spiralarme sind von Strähnen aus kosmischem Staub durchzogen. Rötliche Gebiete, in denen Sterne entstehen, sprenkeln die Spiralarme.

M63 ist ein markantes Mitglied einer bekannten Galaxiengruppe. Sie hat blasse, lang gezogene Strukturen. Sie sind vielleicht durch Gravitations-Wechselwirkung mit nahen Galaxien entstanden. M63 leuchtet nämlich im ganzen elektromagnetischen Spektrum. Vermutlich fand intensive Sternbildung statt.

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