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LOFAR
Ein neue Klasse kosmischer Radioquellen
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Hamburg
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9. Oktober 2017

Durch Beobachtungen in sehr langen Wellenlängen haben Astronomen nun eine neue Klasse kosmischer Radioquellen aufgespürt: Im Galaxienhaufen Abell 1033 entdeckten sie einen Galaxienschweif, der nicht etwa langsam verblasst, sondern erneut anfängt zu glühen. Die Beobachtungen gelangen mit einem indischen Radioteleskop und dem europäischen Radioteleskopnetzwerk LOFAR.

Abell 1033

Der Galaxienhaufen Abell 1033. Die LOFAR-Beobachtungen sind orange dargestellt. Die Galaxie bewegt sich von rechts nach links, der Schweif ist hinter der Galaxie sichtbar. Die Partikel verblassen schon, werden aber nahe des Zentrums der verschmelzenden Galaxien wieder mit neuer Energie versorgt. Bild: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); NASA/JPL-Caltech/UCLA  [Großansicht]

Bei Beobachtungen an Galaxienhaufen hat eine internationale Forschungsgruppe unter Leitung von Wissenschaftlern der Universität Hamburg eine neue Klasse kosmischer Radioquellen aufgespürt. Mit dem digitalen Radioteleskop Low Frequency Array (LOFAR) empfingen sie die längsten Radiowellen, die auf der Erde gemessen werden können, und spürten so einen Galaxien-Schweif auf, der nach seinem Erblassen mit neuer Energie versorgt worden sein muss.

Wenn sie mithilfe ihrer Radioteleskope ins Weltall schauen, erkennen Astronomen hinter einzelnen Galaxien, die einen Galaxienhaufen durchqueren, oftmals lange glühende Schweife. Die Galaxienhaufen können Hunderte oder Tausende Sternensysteme umfassen, bestehen jedoch hauptsächlich aus Dunkler Materie und extrem heißem Gas. Werden im Zentrum einer Galaxie, während sie sich durch das Gas bewegt, geladene Teilchen produziert, senden diese bei ihrer Beschleunigung Radiowellen aus. Diese Signale werden auf den Bildern, die die Radioteleskope liefern, als farbige Streifen dargestellt. Normalerweise verblassen diese Leuchtspuren mit der Zeit, bis sie zuletzt gar nicht mehr zu sehen sind.

Eine Gruppe von Wissenschaftlern aus Deutschland, Italien, den Niederlanden und den Vereinigten Staaten, die den Galaxienhaufen Abell 1033 mit sehr niedrigen Radiofrequenzen beobachtete, stellte jedoch fest: Einer der Schweife verhielt sich anders als erwartet und begann, im Galaxien-Gas erneut zu glühen. "Mit diesem Anblick haben wir nicht gerechnet", sagt Dr. Francesco de Gasperin.

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Der Astronom, der die Forschungen an der Universität Hamburg leitete und inzwischen am Observatorium Leiden in den Niederlanden arbeitet, beschreibt das Besondere dieser "Verjüngungskur": "Weil diese Elektronenwolken ihre Energie nach und nach freigeben, müssten sie immer schwächer werden, bis sie schließlich verschwinden. Aber stattdessen leuchtet dieser Schweif noch nach mehr als hundert Millionen Jahren – und das mitten im Zentrum eines Haufens, in dem gerade mehrere Galaxien verschmelzen. Ein Teil der Energie aus dieser Kollision muss der Elektronen-Wolke neue Energie zugeführt haben."

Der Galaxien-Haufen Abell 1033 liegt 1,6 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt. Die neue Energiequelle wurde durch Beobachtung besonders langer Radiowellen aufgespürt: "Bei der neuen Entdeckung geht es um eine neue Klasse von kosmischen Radioquellen", erklärt Prof. Dr. Marcus Brüggen, Professor für extragalaktische Astrophysik an der Universität Hamburg. Diese sei noch völlig unverstanden. "Hier werden Teilchen über lange Zeiten beschleunigt. Der Mechanismus ist noch rätselhaft, aber wir gehen davon aus, dass es Hunderte solcher Quellen gibt." Das neue Phänomen erinnert auch an den "Radio-Phoenix", den Wissenschaftler der Hamburger Sternwarte bereits 2015 bei Abell 1033 beobachteten: Der Einschlag eines weiteren Galaxienhaufens hatte Partikel neu "belebt".

Ermöglicht wurde die neue Entdeckung durch eine Kooperation zwischen dem indischen Giant Meterwave Radio Telescope (GMRT) und dem europäischen Low Frequency Array (LOFAR). LOFAR ist in der Lage, Radiowellen mit einer Länge von bis zu 30 Metern zu detektieren. Das einzigartige Teleskop verbindet tausende Antennen, die in acht verschiedenen Ländern stehen und deren Daten in einem Supercomputer im niederländischen Groningen zusammenlaufen.

Der Rechner sammelt pro Sekunde 200 Gigabyte an Daten und bildet so ein virtuelles Radioteleskop, das genauso groß ist wie der europäische Kontinent und daher sehr langwellige und schwache Radiosignale auffangen kann. Die Universität Hamburg betreibt gemeinsam mit der Universität Bielefeld eine LOFAR-Station in Norderstedt.

Über ihre Ergebnisse berichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Science Advances.

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