Bei seiner Durchmusterung des Mikrowellenhimmels hat das ESA-Weltraumobservatorium Planck jetzt Bilder von Galaxienhaufen in bisher unerreichter Qualität geliefert. Diese Ansammlungen von Tausenden Galaxien sind die größten gebunden Strukturen im Universum und geben wertvolle Aufschlüsse über Materieverteilung und –entwicklung nach dem Urknall. Planck entdeckte auch erstmals einen bisher unbekannten, dreiteiligen Galaxien-Superhaufen mit Hilfe von Signalen in der Mikrowellenstrahlung.
Galaxienhaufen bestehen aus Tausenden von Galaxien und sind die größten gebundenen Strukturen im Universum. Ihre Verteilung gibt den Kosmologen Aufschluss darüber, wie sich Strukturen im Universum gebildet und entwickelt haben. Der Planck-Satellit der Europäischen Weltraumagentur ESA hat eigentlich einen anderen Aspekt des Himmels im Blick: Sein Hauptziel ist es, das älteste Licht des Kosmos, den kosmischen Mikrowellenhintergrund, aufzufangen und Himmelskarten in neun Frequenzbändern zwischen 30 und 857 GHz anzufertigen. Doch genau dieses breite Frequenzspektrum macht Planck außerdem zu einem exzellenten Jäger von Galaxienhaufen.
Schatten vor Mikrowellen-Hintergrund
Seine neun Frequenzkanäle sind so gewählt, dass bei der Kartierung des Mikrowellenhintergrunds auch der so genannte Sunyaev-Zeld’ovich Effektes (SZE) gut messbar ist. Er lässt Objekte als „Schatten“ vor dem kosmischen Mikrowellenhintergrund erscheinen. Die Mikrowellenstrahlung muss auf ihrem Weg zu uns das heiße Gas in den Galaxienhaufen passieren. Dabei wird ihr eine charakteristische Signatur aufgeprägt, die es den Astronomen erlaubt, Galaxienhaufen selbst in großer Entfernung nachzuweisen.
Der Effekt wurde durch Rashid Sunyaev, heute Direktor am Max-Planck-Institut für Astrophysik, und Ykov Zel’dovich bereits im Jahre 1969 vorhergesagt und wird mit dem Planck-Satelliten zum ersten Mal zur großflächigen Suche nach Galaxienhaufen eingesetzt. „Mit seiner einmaligen Spektralen Bandbreite kann Planck sowohl negative als auch positive Signale der Galaxiencluster entdecken“, erklärt Jan Tauber, Projektwissenschaftler des Planck-Satelliten. „Damit ist er ein außergewöhnliches Werkzeug um die Positionen dieser enormen, über den gesamten Himmel verteilten Strukturen zu ermitteln und ihre physikalischen Charakteristiken zu messen.“
Dreiteiliger Superhaufen
Der Planck-Satellit lieferte nun nicht nur die bisher detailreichsten Bilder von Galaxienhaufen, die je mithilfe des SZE gemacht wurden, sondern entdeckte sogar das Signal eines bisher unbekannten Superhaufens, der aus drei Galaxienhaufen besteht. „Dies ist das erste Mal, dass ein Superhaufen mittels SZE entdeckt worden ist“, erklärt Nabila Aghanim vom Institut für Astrophysik im französischen Orsay. „Diese wichtige neue Entdeckung öffnet ein ganz neues Fenster zu den Superhaufen, eines, das die bisherigen Beobachtungen individueller Galaxien ergänzt.“
Das XMM-Newton-Satellitenobservatorium der ESA bestätigte die Existenz dieses Superhaufens, indem es die Röntgenstrahlung der drei Galaxienhaufen maß. Möglicherweise zeigt das SZ-Signal außerdem ein Gasfilament zwischen den Galaxienhaufen. Diese Beobachtung liefert damit wichtige Hinweise auf die Verteilung von Gas auf extrem großen Skalen im Universum.
(Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA), 17.09.2010 – NPO)
