Mit dem LOw-Frequency ARray (LOFAR) und dem MeerKAT-Teleskop haben europäische Astronomen Radiobeobachtungen eines Galaxienhaufens namens Abell 1413 durchgeführt. Ergebnisse der Beobachtungskampagne, veröffentlicht am 1. August im Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society Zeitschrift, werfen mehr Licht auf die Eigenschaften dieses Clusters.
Galaxienhaufen enthalten bis zu Tausende von Galaxien, die durch die Schwerkraft miteinander verbunden sind. Sie sind die größten bekannten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum und könnten als hervorragende Laboratorien für die Untersuchung der Galaxienentwicklung und Kosmologie dienen.
Abell 1413 liegt etwa 2,1 Milliarden Lichtjahre entfernt und ist ein Galaxienhaufen vom Typ I, der etwa 300 Galaxien enthält und einen Mini-Halo beherbergt. Der Haufen weist eine leicht gestörte Röntgenmorphologie auf und erstreckt sich in Nord-Süd-Richtung. Bisher wurden jedoch keine eindeutigen Hinweise auf eine kürzliche Verschmelzung gefunden. Die Masse von Abell 1413 wird auf etwa 600 Billionen Sonnenmassen geschätzt.
Ein Team von Astronomen unter der Leitung von Christopher Riseley von der Universität Bologna in Italien beschloss, Abell 1413 genauer unter die Lupe zu nehmen, um mehr Einblicke in seine besondere Morphologie und seine allgemeinen Eigenschaften zu erhalten. Zu diesem Zweck führten sie tiefe MeerKAT-Beobachtungen im Frequenzbereich von 872–1.712 MHz und LOFAR-Hochbandantennenbeobachtungen (HBA) im Frequenzbereich von 120–168 MHz durch.
„Wir haben neue MeerKAT-L-Band- (1.283 MHz) und LOFAR-HBA- (145 MHz) Beobachtungen des Galaxienhaufens Abell 1413 präsentiert, der einen bekannten Mini-Halo beherbergt. Wir haben unsere Radiodaten mit archivierten Chandra-Beobachtungen kombiniert, um dies zu ermöglichen.“ einen detaillierten Vergleich der thermischen und nicht-thermischen Eigenschaften dieses faszinierenden Clusters durchführen“, schreiben die Forscher in der Arbeit.
Die Beobachtungen entdeckten viele kompakte Radioquellen in der Nähe von Abell 1413 und mehrere Radiogalaxien mit Schweifen, die entweder wahrscheinliche oder bestätigte Mitglieder dieses Clusters sind. Darüber hinaus enthüllte die Beobachtungskampagne eine schwache und stark ausgedehnte Radioemission des Mini-Halos von Abell 1413 mit einer Reichweite von bis zu 1,9 Millionen Lichtjahren bei 1.283 MHz.
Basierend auf den gesammelten Daten wurde festgestellt, dass der Mini-Heiligenschein von Abell 1413 asymmetrisch und doppelt so groß ist wie bisher angenommen. Das Team untersuchte das ortsaufgelöste Spektralindexprofil des Mini-Halos und stellte fest, dass sein innerer Bereich ein etwas flacheres Spektrum mit einem Mittelwert von –0,97 zu zeigen scheint, während seine äußeren Bereiche einen steileren Wert von etwa –1,12 aufweisen. Diese Ergebnisse deuten auf eine spektrale Versteilung hin.
Die Studie ergab auch, dass die Radio-/Röntgenoberflächenhelligkeit von Abell 1413 stark korreliert. Die gesammelten Daten zeigen, dass die Steigung dieser Korrelation positiv ist, mit einem Wert von 1,63 bei 1.283 MHz und 1,20 bei 145 MHz. Dieser Befund liefert einen weiteren Beweis für eine spektrale Versteilung.
Um die Natur des Mechanismus zu erklären, der den Mini-Halo in Abell 1413 antreibt, bieten die Autoren des Artikels ein einfaches theoretisches Modell an, das zeigt, dass Hybridszenarien eine solche superlineare Korrelationssteigung reproduzieren, die in diesem Cluster identifiziert wurde.
„Während die superlineare Steigung ein typisches Merkmal des hadronischen Szenarios ist, stützen unsere Beobachtungen auch die Interpretation, dass in Abell 1413 großräumige Turbulenzen am Werk sind. Daher haben wir einen einfachen mathematischen Rahmen untersucht, der zeigt, dass hybride Modelle – wobei Sekundärelektronen werden durch Turbulenzen erneut beschleunigt – sie reproduzieren auf natürliche Weise eine superlineare Korrelationssteigung in der ?R/?X-Ebene“, schlussfolgerten die Forscher.
Mehr Informationen:
Christopher Riseley et al., Eine MeerKAT-meets-LOFAR-Studie von Abell 1413: ein mäßig gestörter Non-Cool-Core-Cluster, der einen ~500 kpc „Mini“-Halo beherbergt, Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society (2023), DOI: doi.org/10.1093/mnras/stad2218
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