Mit dem Very Large Array (VLA) hat ein internationales Astronomenteam eine nahegelegene Galaxienverschmelzung beobachtet, die als CIZA J0107.7+5408 bekannt ist. Ergebnisse der Beobachtungskampagne, präsentiert am 20. Dezember auf dem Preprint-Server arXivkönnte uns helfen, die Verschmelzungsprozesse zwischen Galaxienhaufen besser zu verstehen.
Galaxienhaufen enthalten bis zu Tausende von Galaxien, die durch die Schwerkraft miteinander verbunden sind. Sie entstehen im Allgemeinen durch Fusionen und wachsen durch die Anhäufung von Unterclustern. Diese Prozesse bieten eine hervorragende Gelegenheit, Materie unter Bedingungen zu untersuchen, die in Laboratorien auf der Erde nicht erforscht werden können. Insbesondere die Verschmelzung von Galaxienhaufen könnte uns helfen, die Physik von Schock- und Kaltfronten im diffusen Intrahaufen-Medium, die Beschleunigung der kosmischen Strahlung in Galaxienhaufen und die Selbstwechselwirkungseigenschaften der Dunklen Materie besser zu verstehen.
Bei einer Rotverschiebung von etwa 0,1 handelt es sich bei CIZA J0107.7+5408, kurz CIZA0107, um eine nahe gelegene, dissoziative binäre Clusterverschmelzung nach der Kernpassage. Es handelt sich um ein großes gestörtes System mit ungefähr gleicher Masse, das aus zwei Subclustern besteht, die zwei optische Dichtepeaks mit zugehörigen, aber versetzten Röntgenemissionspeaks beherbergen.
Eine Gruppe von Astronomen unter der Leitung von Emma Schwartzmann vom US Naval Research Laboratory in Washington, D.C. erforschte CIZA0107 mit VLA, um mehr Licht auf seine Eigenschaften zu werfen.
„Wir präsentieren neue 240–470 MHz und 2,0–4,0 GHz Very Large Array-Beobachtungen von CIZA0107. Wir bilden die diffuse Emission mit hoher Auflösung ab, beschränken ihr integriertes Spektrum und kartieren die Spektralindexverteilung“, schreiben die Forscher in der Arbeit.
Die neuen VLA-Beobachtungen bestätigten den komplexen dynamischen Zustand von CIZA0107. Die Bilder zeigen ein dramatisch gestörtes Fusionssystem mit einer Fusionsachse entlang der Nordost-Südwest-Richtung.
Die Beobachtungen bei 340 MHz und 3,0 GHz zeigen diffuse Radioemissionen auf einer Skala von etwa 1,6 Millionen Lichtjahren in jedem der beiden Unterhaufen von CIZA0107. Bei 340 MHz entdeckten die Astronomen auch Emission aus zwei ultrasteilen Spektralregionen, die nordwestlich und südöstlich des diffusen Radioemissionspeaks im südwestlichen Subhaufen liegen.
Darüber hinaus ergab die Studie, dass die beiden Subcluster einen ähnlichen Spektralindex von etwa -1,3 haben. Für die ultrasteilen Spektralbereiche haben die Forscher steilere Spektralsteigungen zwischen 74 MHz und 340 MHz von etwa –2,2 bzw. –2,9 für die nordwestlichen und südöstlichen Regionen gemessen.
Die Beobachtungen ergaben auch, dass die diffuse Emission des südwestlichen Subclusters eine scharfe Funkflanke bei 340 MHz aufweist. Allerdings zeigt die diffuse Emission bei 3,0 GHz keine Merkmale an der Stelle der 340-MHz-Funkkante und der Röntgenstoßfront, sondern erstreckt sich tatsächlich über den Stoß hinaus.
Zusammenfassend betonten die Autoren des Papiers, dass die Eigenschaften der Emission in CIZA0107 darauf hindeuten, dass das System möglicherweise eine doppelte Halostruktur beherbergt oder dass die Emission ihren Ursprung in zwei Relikten haben könnte, die auf die zentralen Clusterregionen projiziert werden.
Weitere Informationen:
Emma Schwartzman et al., Multi-Frequency Radio Observations of the Dissociative Cluster Merger CIZA J0107.7+5408, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2412.15015
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