Wie ein Ort aus Star Wars ist dieser Galaxienhaufen weit, weit entfernt und hat seinen Ursprung vor langer, langer Zeit. Es ist satte 9,6 Milliarden Lichtjahre entfernt, und Röntgen- und Infrarotbeobachtungen zeigen, dass der Cluster überwiegend alte, massive Galaxien beherbergt. Dies bedeutet, dass sich die Galaxien gebildet haben, als das Universum noch sehr jung war. Wenn Sie diesen Cluster finden und sehen können, erhalten Sie nicht nur neue Informationen über die frühe Galaxienentwicklung, sondern auch über die Geschichte des Universums als Ganzes.
Ein internationales Team von Astronomen des Max-Planck-Instituts für außerirdische Physik, der Universität Tokio und der Universität Kyoto entdeckte diesen Cluster mithilfe des Subaru-Teleskops zusammen mit dem XMM-Newton-Weltraumobservatorium, um in verschiedenen Wellenlängen zu suchen.
Mit der Multi-Object Infrared Camera und dem Spectrometer (MOIRCS) am Subaru-Teleskop konnte das Team in Wellenlängen im nahen Infrarot schauen, in denen die Galaxien am hellsten sind.
„Das MOIRCS-Instrument verfügt über eine äußerst leistungsstarke Fähigkeit, Entfernungen zu Galaxien zu messen. Dies hat unsere herausfordernde Beobachtung ermöglicht “, sagte Masayuki Tanaka von der Universität Tokio. "Obwohl wir in dieser Entfernung nur einige massive Galaxien bestätigt haben, gibt es überzeugende Beweise dafür, dass der Cluster ein realer, gravitativ gebundener Cluster ist."
Wie bei einer Konturkarte zeigen die Pfeile im obigen Bild Galaxien an, die sich wahrscheinlich in derselben Entfernung befinden und sich um die Bildmitte gruppieren. Die Konturen geben die Röntgenemission des Clusters an. Galaxien mit bestätigten Entfernungsmessungen von 9,6 Milliarden Lichtjahren sind eingekreist. Die Kombination der Röntgendetektion und der Sammlung massereicher Galaxien beweist eindeutig einen realen, gravitationsgebundenen Cluster.
Dass die einzelnen Galaxien tatsächlich durch die Schwerkraft zusammengehalten werden, wird durch Beobachtungen in einem sehr unterschiedlichen Wellenlängenbereich bestätigt: Die Materie zwischen den Galaxien in Clustern wird auf extreme Temperaturen erhitzt und emittiert Licht mit viel kürzeren Wellenlängen als für das menschliche Auge sichtbar. Das Team nutzte daher das XMM-Newton-Weltraumobservatorium, um diese Strahlung in Röntgenstrahlen zu suchen.
„Trotz der Schwierigkeiten beim Sammeln von Röntgenphotonen mit einer kleinen effektiven Teleskopgröße, die der Größe eines Hinterhofteleskops ähnelt, konnten wir im Cluster eine eindeutige Signatur von heißem Gas feststellen“, sagte Alexis Finoguenov vom Max-Planck-Institut für außerirdische Physik.
Die Kombination dieser verschiedenen Beobachtungen in für das menschliche Auge unsichtbaren Wellenlängen führte zur bahnbrechenden Entdeckung des Galaxienhaufens in einer Entfernung von 9,6 Milliarden Lichtjahren - etwa 400 Millionen Lichtjahre weiter in der Vergangenheit als der bisher am weitesten entfernte bekannte Haufen.
Eine Analyse der über die einzelnen Galaxien gesammelten Daten zeigt, dass der Cluster bereits eine Fülle von entwickelten, massiven Galaxien enthält, die sich etwa zwei Milliarden Jahre zuvor gebildet haben. Da die dynamischen Prozesse für die Alterung der Galaxien langsam sind, erfordert das Vorhandensein dieser Galaxien die Clusteranordnung durch Zusammenlegung massereicher Galaxiengruppen, von denen jede ihre dominante Galaxie nährt. Der Cluster ist daher ein ideales Labor zur Untersuchung der Evolution von Galaxien, als das Universum nur etwa ein Drittel seines heutigen Alters betrug.
Da entfernte Galaxienhaufen auch wichtige Indikatoren für die großräumige Struktur und die Schwankungen der Urdichte im Universum sind, werden ähnliche Beobachtungen in Zukunft zu wichtigen Informationen für Kosmologen führen. Die bisher erzielten Ergebnisse zeigen, dass derzeitige Einrichtungen im nahen Infrarot eine detaillierte Analyse entfernter Galaxienpopulationen liefern können und dass die Kombination mit Röntgendaten ein leistungsstarkes neues Werkzeug ist. Das Team setzt daher die Suche nach weiter entfernten Clustern fort.
Quelle: Max-Planck-Institut für außerirdische Physik
