Galaxienhaufen aus Sicht von XMM-Newton. klicken um zu vergrößern
Galaxienhaufen sind die größten Objekte im Universum. Das XMM-Newton-Observatorium der ESA hat kürzlich zwei Galaxienhaufen beobachtet, mit denen Astronomen feststellen konnten, dass diese Haufen höhere Mengen an Supernovae vom Typ 1a - explodierende weiße Zwergsterne - aufweisen als unsere eigene Galaxie.
Durch eingehende Beobachtungen von zwei röntgenhellen Galaxienhaufen mit dem XMM-Newton-Satelliten der ESA konnte eine Gruppe internationaler Astronomen ihre chemische Zusammensetzung mit beispielloser Genauigkeit messen. Die Kenntnis der chemischen Zusammensetzung von Galaxienhaufen ist von entscheidender Bedeutung für das Verständnis der Herkunft chemischer Elemente im Universum.
Cluster oder Konglomerate von Galaxien sind die größten Objekte im Universum. Wenn man sie durch optische Teleskope betrachtet, kann man Hunderte oder sogar Tausende von Galaxien sehen, die ein Volumen von einigen Millionen Lichtjahren einnehmen. Solche Teleskope zeigen jedoch nur die Spitze des Eisbergs. Tatsächlich liegen die meisten Atome in Galaxienhaufen in Form von heißem Gas vor, das Röntgenstrahlung emittiert, wobei die Masse des heißen Gases fünfmal größer ist als die Masse in den Galaxien des Clusters.
Die meisten chemischen Elemente, die in den Sternen von Galaxienhaufen erzeugt werden und durch Supernova-Explosionen und Sternwinde in den umgebenden Raum ausgestoßen werden, werden Teil des heißen Röntgenstrahls emittierenden Gases. Astronomen teilen Supernovae in zwei Grundtypen ein: "Kernkollaps" und "Typ Ia" Supernovae. Die Supernovae des „Kernkollapses“ entstehen, wenn ein Stern am Ende seines Lebens in einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch kollabiert. Diese Supernovae produzieren viel Sauerstoff, Neon und Magnesium. Die Supernovae vom Typ Ia explodieren, wenn ein weißer Zwergstern, der Materie von einem Begleitstern verbraucht, zu massiv wird und sich vollständig auflöst. Dieser Typ produziert viel Eisen und Nickel.
Jeweils im November 2002 und August 2003 und jeweils anderthalb Tage lang hat XMM-Newton die beiden Galaxienhaufen mit den Namen "Sersic 159-03" und "2A 0335 + 096" eingehend beobachtet. Dank dieser Daten konnten die Astronomen die Häufigkeit von neun chemischen Elementen in den Clustern „Plasma“ bestimmen. ein Gas, das geladene Teilchen wie Ionen und Elektronen enthält.
Zu diesen Elementen gehören Sauerstoff, Eisen, Neon, Magnesium, Silizium, Argon, Kalzium, Nickel und - erstmals in einem Galaxienhaufen nachgewiesen - Chrom. „Beim Vergleich der Häufigkeit der nachgewiesenen Elemente mit den theoretisch berechneten Ausbeuten an Supernovae stellten wir fest, dass etwa 30 Prozent der Supernovae in diesen Clustern weiße Zwerge explodierten (Typ Ia) und der Rest am Ende ihres Lebens Sterne kollabierte („Kernkollaps“) “, sagte Norbert Werner vom niederländischen SRON-Institut für Weltraumforschung (Utrecht, Niederlande) und einer der Hauptautoren dieser Ergebnisse.
„Diese Zahl liegt zwischen dem Wert, der für unsere eigene Galaxie gefunden wurde (wobei Supernovae vom Typ Ia etwa 13 Prozent der 'Population' der Supernovae ausmachen) und der aktuellen Häufigkeit von Supernovae-Ereignissen, die vom Supernova-Suchprojekt des Lick Observatory ermittelt wurden (nach denen ungefähr) 42 Prozent aller beobachteten Supernovae sind vom Typ Ia) “, fuhr er fort.
Die Astronomen fanden auch heraus, dass alle Supernova-Modelle viel weniger Kalzium vorhersagen als in Clustern beobachtet wird und dass die beobachtete Nickelhäufigkeit von diesen Modellen nicht reproduziert werden kann. Diese Diskrepanzen deuten darauf hin, dass die Details der Supernova-Anreicherung noch nicht klar verstanden sind. Da angenommen wird, dass Galaxienhaufen faire Proben des Universums sind, kann ihre Röntgenspektroskopie dazu beitragen, die Supernova-Modelle zu verbessern.
Die räumliche Verteilung von Elementen über einen Cluster enthält auch Informationen zur Geschichte der Cluster selbst. Die Verteilung der Elemente in 2A 0335 + 096 weist auf eine laufende Fusion hin. Die Verteilung von Sauerstoff und Eisen über Sersic 159-03 zeigt, dass der größte Teil der Anreicherung durch die Kernkollaps-Supernovae vor langer Zeit erfolgte, Supernovae vom Typ Ia das heiße Gas jedoch weiterhin durch schwere Elemente anreichern, insbesondere im Kern des Clusters.
Ursprüngliche Quelle: ESA-Portal
