HUBBLE
Die Kugelsternhaufen von Abell 1689
von Stefan Deiters
astronews.com
13. September 2013

Astronomen haben im Galaxienhaufen Abell 1689 die bislang größte Population von Kugelsternhaufen entdeckt. Mithilfe des Weltraumteleskops Hubble konnten sie zeigen, dass diese alten Ansammlungen von Sternen sich auch dazu eignen, die Verteilung von Dunkler Materie zu untersuchen, die wohl alle Galaxien und Galaxienhaufen zusammenhält.

Der Galaxienhaufen Abell 1689 (links) und ein Ausschnitt des Zentralbereichs (rechts) in dem unzählige Kugelsternhaufen als winzige kleine Punkte zu sehen sind. Die größeren Punkte sind Galaxien. Bild: NASA, ESA, J. Blakeslee (NRC Herzberg Astrophysics Program, Dominion Astrophysical Observatory) und K. Alamo-Martinez (National Autonomous University of Mexico)   [Großansicht]

"Wir haben gezeigt, wie die Beziehung zwischen Kugelsternhaufen und Dunkler Materie von der Entfernung zum Zentrum der Galaxien-Ansammlung abhängt", erklärt Karla Alamo-Martinez vom Center for Radio Astronomy der National Autonomous University of Mexico in Morelia. "Mit anderen Worten, wenn man weiß, wie viele Kugelsternhaufen es in einer gewissen Entfernung gibt, können wir den Anteil von Dunkler Materie abschätzen."

Kugelsternhaufen sind dichte Ansammlungen von einigen Hunderttausend bis zu einigen Millionen Sternen und gelten als Zeugen der Entstehung einer Galaxie. Sie enthalten die ältesten noch existierenden Sterne des Universums und sind zum größten Teil ein oder zwei Milliarden Jahre nach dem Urknall entstanden. Auch in unserer Milchstraße gelten die Kugelsternhaufen, die sich überwiegend im Halo der Galaxie befinden, als älteste Bestandteile.

Die Untersuchung der Populationen von Kugelsternhaufen kann den Astronomen somit etwas über die frühe Entwicklungsphase des Universums verraten, in der mit einer hohen Intensität neue Sterne entstanden sind und in der sich Galaxien gebildet haben. Bei der Bildung von Galaxien und Galaxienhaufen wiederum spielte die Dunkle Materie eine große Rolle, also jene mysteriöse Komponente im Universum, von der man bislang nur weiß, dass es sie geben muss, um bestimmte Beobachtungen zu erklären, von der man aber nicht weiß, um was es sich dabei genau handelt.

Durch detaillierte Beobachtungen des Zentrums des Galaxienhaufens Abell 1689 mit dem Weltraumteleskop Hubble haben die Astronomen das Leuchten von rund 10.000 Kugelsternhaufen entdeckt. Einige davon haben lediglich eine Leuchtkraft, die nur dem Milliardsten Teil der Helligkeit eines Sterns entspricht, der sich gerade noch mit bloßem Auge erkennen lassen würde.

Auf Grundlage dieser Zahl schätzen die Astronomen, dass es in dem Galaxienhaufen in einem Bereich mit einem Durchmesser von 2,4 Millionen Lichtjahren insgesamt mehr als 160.000 Kugelsternhaufen geben dürfte. "Obwohl wir sehr tief in den Haufen hineinblicken, können wir doch nur die hellsten Kugelsternhaufen erkennen und auch nur die, die sich in der Nähe des Zentrums von Abell 1689 befinden, wo Hubble hingeschaut hat", so Teamleiter John Blakeslee  vom Herzberg Institute of Astrophysics am Dominion Radio Astrophysical Observatory im kanadischen Victoria.

Die Population von Kugelsternhaufen, die man in Abell 1689 entdeckt hat, übertrifft die bei anderen Durchmusterungen entdeckten Populationen bei Weitem. So gibt es beispielsweise in unserer Milchstraße lediglich rund 150 Kugelsternhaufen. Mit einer Entfernung von 2,25 Milliarden Lichtjahren ist das System im Sternbild Jungfrau zudem die entfernteste bislang untersuchte Kugelsternhaufenpopulation.

Die Hubble-Beobachtungen zeigen, dass sich die meisten Kugelsternhaufen in Abell 1689 in der Nähe des Haufenzentrums gebildet haben und somit dort, wo sich auch der größte Anteil von Dunkler Materie befinden sollte. Je weiter man sich dann vom Zentrum des Haufens entfernt, desto weniger Kugelsternhaufen findet man. Den Anteil von Dunkler Materie in Abell 1689 kennt man von früheren Untersuchungen. Unter anderem hat man sich dabei die zahlreichen in dem Haufen sichtbaren Gravitationslinsen zunutze gemacht, die eine Abschätzung der Massenverteilung des Haufens erlauben (astronews.com berichtete).

"Die Kugelsternhaufen sind Fossilien der frühsten Sternentstehung in Abell 1689 und unsere Untersuchung zeigt, dass sie sich mit großer Effizienz in den Regionen mit hoher Dichte an Dunkler Materie im Zentrum des Haufens bilden konnten", erklärt Blakeslee. "Unsere Ergebnisse stimmen mit denen von anderen Studien von Kugelsternhaufen in Galaxienhaufen überein, erweitern unser Wissen aber in Richtung höherer Dunkelmaterie-Dichten."

Über ihre Untersuchungen berichten die Astronomen in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal.