Perseushaufen

Röntgenaufnahme der Zentralregion des Perseushaufens durch das Chandra-Teleskop

Der Perseushaufen (Abell 426) ist ein Galaxienhaufen im Sternbild Perseus. Er ist etwa 240 Millionen Lichtjahre entfernt. Seine mittlere Radialgeschwindigkeit beträgt rund 5400 Kilometer pro Sekunde. Er ist einer der nächsten reichen Galaxienhaufen und umfasst etwa 500 bis 1000 Galaxien, die sich am Himmel über ein Gebiet mit einem Durchmesser von etwa 15° verteilen. Er besteht vor allem aus gelblichen elliptischen und linsenförmigen Galaxien und hat eine geschätzte Gesamtmasse von 2 · 1015 Sonnenmassen.[1] Nach dem Schema von Rood und Sastry (RS-Schema) wird der Haufen aufgrund seiner langgestreckten Form als Typ L klassifiziert.

Der Perseushaufen enthält unter anderem die starke Radioquelle Perseus A (3C 84), die mit der riesigen cD-Galaxie NGC 1275 im Zentrum des Haufens assoziiert ist. Das Plasma im Zentrum des Haufens um NGC 1275 ist so heiß, dass die mittleren Geschwindigkeiten der Ionen mit der Lichtgeschwindigkeit vergleichbar sind; man nennt dies ein relativistisches Plasma. Das intergalaktische Gas im Kern des Perseushaufens wird auf zehn Millionen Kelvin[2] bis hundert Millionen Kelvin geschätzt.[3] Es ist auch die Quelle starker Röntgenstrahlung, die den Perseushaufen zum hellsten Galaxienhaufen in diesem Spektralbereich macht.

Im Jahr 2013 entdeckten Astronomen der Universität Cambridge nach 53-stündiger Beobachtung mit dem Weltraum-Röntgenteleskop Chandra im Zentrum des Galaxienhaufens konzentrische Ringe aus verdichtetem Gas im Abstand von 35000 Lichtjahren.[4] Erklärt wurden diese durch einen Rückkopplungseffekt in Verbindung mit einem riesigen Schwarzes Loch im Zentrum des Haufens: Das Schwarze Loch verschluckt Gas, und es entstehen Jets → die Jets heizen das Gas auf, es strömt nicht mehr nach innen → dem Schwarzen Loch geht der Nachschub aus, die Jets erlahmen → das Gas kühlt ab und stürzt wieder nach innen.[5] Die Periode beträgt ca. 10 Millionen Jahre, somit entsprechen die Dichteschwankungen im relativistischen Gases einer Schallwelle mit einer Frequenz von 1/10 Millionen Jahren,[6][5] nahe dem Ton B, 57 Oktaven unter dem eingestrichenen b.[A 1]

Die Kelvin-Helmholtz-Instabilität am linken unteren Rand im Perseushaufen

In den Daten vom Weltraumteleskop Chandra im Röntgenlicht wird eine kalte Front vermutet. Simulationen haben ergeben, dass diese Kaltfront eine Kelvin-Helmholtz-Instabilität sein könnte. Es wird vermutet, dass diese Instabilität von einem anderen Galaxiehaufen herrührt, welcher vor mehr als einer Milliarde Jahren am Perseushaufen vorbeizog und die Instabilität auslöste. Die Größe dieser Welle beträgt etwa 200.000 Lichtjahre.[7][8]

Galerie

  • Die Galaxie NGC 1275 im Zentrum des Perseushaufens

    Die Galaxie NGC 1275 im Zentrum des Perseushaufens

  • Zentrum der Galaxie NGC 1275 mit Teilen des relativistischen Gases (Gasblasen)

    Zentrum der Galaxie NGC 1275 mit Teilen des relativistischen Gases (Gasblasen)

Literatur

  • König, Michael & Binnewies, Stefan (2019): Bildatlas der Galaxien: Die Astrophysik hinter den Astrofotografien, Stuttgart: Kosmos, S. 357

Weblinks

Anmerkungen

  1. ↑ Die Angaben sind hier widersprüchlich. Im Artikel aus Spektrum der Wissenschaft (Mai 2007) heißt es: „Note B [das entspräche einer Frequenz von 116,5 Hz], allerdings 57 Oktaven tiefer gesetzt“, im Bericht des Goddard Space Center hingegen: „Using the piano keyboard’s middle C note as a reference point for the middle of the piano key music range, Fabian’s team determined the note is a B-flat. On a piano, the B-flat nearest middle C is located midway between 1/8th and 2/8th of an octave away. [Dies entspräche der Note b, Taste 38 auf dem Klavier, mit 223 Hz.] The Perseus cluster black hole’s B-flat, by contrast, is 57 octaves below middle C.“ Damit sich "10 Millionen Jahre" (genauer: 9,8 Millionen Jahre) ergeben, müsste jedoch das direkt über dem Kammerton liegende b′ gemeint sein.

Einzelnachweise

  1. ↑ Detaillierte Informationen der NASA/IPAC EXTRAGALACTIC DATABASE zum Perseushaufen.
  2. ↑ Das stille Intraclustermedium im Kern des Perseus-Clusters. In: vsda.de. Abgerufen am 6. Mai 2019 (deutsch).
  3. ↑ Robert Gendler: A Year in the Life of the Universe: A Seasonal Guide to Viewing the Cosmos. Voyageur Press, 2006, ISBN 978-0-7603-2642-8, S. 47 (books.google.de).
  4. ↑ A. C. Fabian u. a.: A deep Chandra observation of the Perseus cluster: shocks and ripples. 2003, MNRAS, 344, L43, bibcode:2003MNRAS.344L..43F.
  5. ↑ a b Wallace Tucker, Harvey Tannanbaum, Andrew C. Fabian: Gegenwind aus dem Schwarzen Loch, Spektrum der Wissenschaft Mai 2007, S. 34–41
  6. ↑ Interpreting the 'Song' Of a Distant Black Hole, Goddard Space Flight Center, 17. November 2003
  7. ↑ Dirk Eidemüller: Ein Wirbel für die halbe Ewigkeit. Eine riesige Welle rollt durch den Perseus-Galaxienhaufen. Astronomen haben mittlerweile eine mögliche Erklärung dafür gefunden. 18. Juni 2018, abgerufen am 28. Juni 2018.
  8. ↑ S. A. Walker, J. Hlavacek-Larrondo, M. Gendron-Marsolais, A. C. Fabian, H. Intema, J. S. Sanders, J. T. Bamford, R. van Weeren: Is there a giant Kelvin–Helmholtz instability in the sloshing cold front of the Perseus cluster? In: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Band 468, Nr. 2, 21. Juni 2017, S. 2506–2516, doi:10.1093/mnras/stx640.

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Gigantic Wave Discovered in Perseus Galaxy Cluster (34281272951).jpg
Combining data from NASA's Chandra X-ray Observatory with radio observations and computer simulations, an international team of scientists has discovered a vast wave of hot gas in the nearby Perseus galaxy cluster. Spanning some 200,000 light-years, the wave is about twice the size of our own Milky Way galaxy.

The researchers say the wave formed billions of years ago, after a small galaxy cluster grazed Perseus and caused its vast supply of gas to slosh around an enormous volume of space.

Galaxy clusters are the largest structures bound by gravity in the universe today. Some 11 million light-years across and located about 240 million light-years away, the Perseus galaxy cluster is named for its host constellation. Like all galaxy clusters, most of its observable matter takes the form of a pervasive gas averaging tens of millions of degrees, so hot it only glows in X-rays.

Chandra observations have revealed a variety of structures in this gas, from vast bubbles blown by the supermassive black hole in the cluster's central galaxy, NGC 1275, to an enigmatic concave feature known as the "bay."

These waves are giant versions of Kelvin-Helmholtz waves, which show up wherever there's a velocity difference across the interface of two fluids, such as wind blowing over water. They can be found in the ocean, in cloud formations on Earth and other planets, in plasma near Earth, and even on the Sun.
NGC 1275 Hubble.jpg
This Hubble Space Telescope image of galaxy NGC 1275 reveals the fine, thread-like filamentary structures in the gas surrounding the galaxy. The red filaments are composed of cool gas being suspended by a magnetic field, and are surrounded by the 100-million-degree Fahrenheit hot gas in the center of the Perseus galaxy cluster.

The filaments are dramatic markers of the feedback process through which energy is transferred from the central massive black hole to the surrounding gas. The filaments originate when cool gas is transported from the center of the galaxy by radio bubbles that rise in the hot interstellar gas.

At a distance of 230 million light-years, NGC 1275 is one of the closest giant elliptical galaxies and lies at the center of the Perseus cluster of galaxies.

The galaxy was photographed in July and August 2006 with the Advanced Camera for Surveys in three color filters. 

Coordinates
Position (RA): 	3 19 48.39
Position (Dec):	41° 30' 41.00"
Field of view: 	3.86 x 2.99 arcminutes
Orientation:   	North is 8.5° left of vertical

Colours & filters Band	Wavelength	Telescope
Optical B	435 nm	Hubble Space Telescope ACS
Optical V	550 nm	Hubble Space Telescope ACS
Optical R	625 nm	Hubble Space Telescope ACS
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Central regions Perseus galaxy cluster.jpg
An accumulation of 270 hours of Chandra observations of the central regions of the Perseus galaxy cluster reveals evidence of the turmoil that has wracked the cluster for hundreds of millions of years. One of the most massive objects in the universe, the cluster contains thousands of galaxies immersed in a vast cloud of multimillion degree gas with the mass equivalent of trillions of suns.

Enormous bright loops, ripples, and jet-like streaks are apparent in the image. The dark blue filaments in the center are likely due to a galaxy that has been torn apart and is falling into NGC 1275, a.k.a. Perseus A, the giant galaxy that lies at the center of the cluster.

Image is 284 arcsec across. RA 03h 19m 47.60s Dec +41° 30' 37.00" in Perseus. Observation dates: 13 pointings between August 8, 2002 and October 20, 2004. Color code: Energy (Red 0.3-1.2 keV, Green 1.2-2 keV, Blue 2-7 keV). Instrument: ACIS.
Ngc1275a.jpg
Image of the center of NGC 1275