Abell 3266 im gesamten elektromagnetischen Spektrum gesehen. (Christopher Riseley/Universität Bologna) Das Universum ist übersät mit Galaxienhaufen – riesigen Strukturen, die sich an den Schnittpunkten der Galaxien türmen kosmisches Netz . Ein einzelner Cluster kann Millionen von Lichtjahren umfassen und aus Hunderten oder sogar Tausenden von Galaxien bestehen.
Allerdings machen diese Galaxien nur wenige Prozent der Gesamtmasse eines Galaxienhaufens aus. Etwa 80 Prozent davon sind es Dunkle Materie , und der Rest ist eine heiße Plasma-„Suppe“: Gas, das auf über 10.000.000 ℃ erhitzt und mit schwachen Magnetfeldern verwoben ist.
Wir und unser internationales Kollegenteam haben eine Reihe selten beobachteter Radioobjekte – ein Radiorelikt, einen Radiohalo und eine fossile Radioemission – innerhalb eines besonders dynamischen Galaxienhaufens namens Abell 3266 identifiziert. Sie widersprechen bestehenden Theorien über die Ursprünge dieser beiden Objekte Objekte und ihre Eigenschaften.
(Christopher Riseley, unter Verwendung von Daten von ASKAP, ATCA, XMM-Newton und dem Dark Energy Survey)
Oben: Der kollidierende Sternhaufen Abell 3266 im gesamten elektromagnetischen Spektrum unter Verwendung von Daten von ASKAP und ATCA (rote/orange/gelbe Farben), XMM-Newton (blau) und dem Dunkle Energie Übersicht (Hintergrundkarte).
Relikte, Heiligenscheine und Fossilien
Galaxienhaufen ermöglichen es uns, ein breites Spektrum vielfältiger Prozesse – einschließlich Magnetismus und Plasmaphysik – in Umgebungen zu untersuchen, die wir in unseren Laboren nicht nachbilden können.
Wenn Cluster miteinander kollidieren, werden große Energiemengen in die Teilchen des heißen Plasmas eingebracht und erzeugen Radioemissionen. Und diese Emission gibt es in verschiedenen Formen und Größen.
„Radiorelikte“ sind ein Beispiel. Sie sind bogenförmig und befinden sich am Rande eines Clusters. Sie werden von Stoßwellen angetrieben, die sich durch das Plasma bewegen, einen Dichte- oder Drucksprung verursachen und die Teilchen mit Energie versorgen. Ein Beispiel für eine Schockwelle auf der Erde ist der Überschallknall, der entsteht, wenn ein Flugzeug die Schallmauer durchbricht.
„Radiohalos“ sind unregelmäßige Quellen, die in der Nähe des Clusterzentrums liegen. Sie werden durch Turbulenzen im heißen Plasma angetrieben, das den Teilchen Energie verleiht. Wir wissen, dass sowohl Halos als auch Relikte durch Kollisionen zwischen Galaxienhaufen entstehen – doch viele ihrer grobkörnigen Details bleiben schwer fassbar.
Dann gibt es noch „fossile“ Radioquellen. Dies sind die Radioreste vom Tod eines Supermassiven schwarzes Loch im Zentrum einer Radiogalaxie.
Wenn sie in Aktion sind, Schwarze Löcher Schieße riesige Jets ab von Plasma weit draußen außerhalb der Galaxie. Wenn ihnen der Treibstoff ausgeht und sie abschalten, beginnen sich die Strahlen aufzulösen. Die Überreste sind das, was wir als Radiofossilien entdecken.
Abell 3266
Unser neues Papier , veröffentlicht in der Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society , präsentiert eine sehr detaillierte Studie eines Galaxienhaufens namens Abell 3266.
Dabei handelt es sich um ein besonders dynamisches und chaotisches Kollisionssystem in einer Entfernung von etwa 800 Millionen Lichtjahren. Es weist alle Merkmale eines Systems auf sollen Relikte und Heiligenscheine beherbergen – doch bis vor Kurzem wurden keine entdeckt.
Weiterverfolgung der mit dem durchgeführten Arbeiten Murchison Widefield Array früher dieses Jahr , wir haben neue Daten aus dem verwendet ASKAP-Radioteleskop und das Australia Telescope Compact Array (ATCA), um Abell 3266 genauer zu sehen.
Unsere Daten zeichnen ein komplexes Bild. Sie können dies im Hauptbild sehen: Gelbe Farben zeigen Merkmale an, bei denen der Energieeintrag aktiv ist. Der blaue Dunst stellt das heiße Plasma dar, das bei Röntgenwellenlängen eingefangen wurde.
Rötlichere Farben zeigen Merkmale, die nur bei niedrigeren Frequenzen sichtbar sind. Dies bedeutet, dass diese Objekte älter sind und weniger Energie haben. Entweder haben sie im Laufe der Zeit viel Energie verloren, oder sie hatten von Anfang an nie viel Energie.
Das Radiorelikt ist in Rot am unteren Rand des Bildes sichtbar (siehe unten für eine Vergrößerung). Und unsere Daten hier offenbaren besondere Merkmale, die noch nie zuvor bei einem Relikt beobachtet wurden.
(Christopher Riseley, unter Verwendung von Daten von ASKAP, ATCA, XMM-Newton und dem Dark Energy Survey)
Oben: Das „falsche“ Relikt in Abell 3266 ist hier mit den Farben Gelb/Orange/Rot dargestellt, die die Radiohelligkeit darstellen.
Ungewöhnlich ist auch seine konkave Form, die ihm den einprägsamen Beinamen „Falsch-Relikt“ einbringt. Insgesamt erschüttern unsere Daten unser Verständnis darüber, wie Relikte entstehen, und wir arbeiten immer noch daran, die komplexe Physik hinter diesen Funkobjekten zu entschlüsseln.
Uralte Überreste eines supermassereichen Schwarzen Lochs
Das Radiofossil, das oben rechts im Hauptbild (und auch unten) zu sehen ist, ist sehr schwach und rot, was darauf hindeutet, dass es uralt ist. Wir glauben, dass diese Radioemission ursprünglich von der Galaxie unten links kam, mit einem zentralen Schwarzen Loch, das seit langem ausgeschaltet ist.
(Christopher Riseley, unter Verwendung von Daten von ASKAP, ATCA, XMM-Newton und dem Dark Energy Survey)
Oben: Das Radiofossil in Abell 3266 ist hier mit roten Farben und Konturen dargestellt, die die von ASKAP gemessene Radiohelligkeit darstellen, und blauen Farben, die das heiße Plasma darstellen. Der cyanfarbene Pfeil zeigt auf die Galaxie, von der wir glauben, dass sie einst das Fossil angetrieben hat.
Unsere besten physikalischen Modelle passen einfach nicht zu den Daten. Dies offenbart Lücken in unserem Verständnis darüber, wie sich diese Quellen entwickeln – Lücken, an deren Schließung wir arbeiten.
Schließlich haben wir mithilfe eines cleveren Algorithmus das Hauptbild defokussiert, um nach sehr schwachen Emissionen zu suchen, die bei hoher Auflösung unsichtbar sind, und so den ersten Nachweis eines Radiohalos in Abell 3266 zutage gefördert (siehe unten).
(Christopher Riseley, unter Verwendung von Daten von ASKAP, ATCA, XMM-Newton und dem Dark Energy Survey)
Oben: Der Radiohalo in Abell 3266 ist hier mit roten Farben und Konturen dargestellt, die die von ASKAP gemessene Radiohelligkeit darstellen, und blauen Farben, die das heiße Plasma zeigen. Die gestrichelte Cyan-Kurve markiert die äußeren Grenzen des Radiohalos.
Der Zukunft entgegen
Dies ist der Beginn des Weges zum Verständnis von Abell 3266. Wir haben eine Fülle neuer und detaillierter Informationen entdeckt, aber unsere Studie hat noch mehr Fragen aufgeworfen.
Die von uns verwendeten Teleskope legen den Grundstein für die revolutionäre Wissenschaft Quadratkilometer-Array Projekt. Studien wie unsere ermöglichen es Astronomen, herauszufinden, was wir nicht wissen – aber Sie können sicher sein, dass wir es herausfinden werden.
Wir erkennen das Volk der Gomeroi als die traditionellen Eigentümer des Standorts an, an dem sich ATCA befindet, und das Volk der Wajarri Yamatji als die traditionellen Eigentümer des Standorts des Murchison Radioastronomy Observatory, an dem sich ASKAP und das Murchison Widefield Array befinden. 
Christopher Riseley , Wissenschaftlicher Mitarbeiter, Universität Bologna Und Tessa Vernstrom , Leitender wissenschaftlicher Mitarbeiter, Die University of Western Australia .
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