Großräumige Strukturen im Universum

Transkript

1 Großräumige Strukturen im Universum Skalen: Feldgalaxien, Galaxienpaare, Triplets < 0.1 Mpc Galaxiengruppen 1.5 Mpc Galaxienhaufen 5 10 Mpc Superhaufen Mpc

2 >70% aller Galaxien im lokalen Universum sind in Galaxiengruppen in einer typischen Größe von 1 Mpc 3 Tully 1987, ApJ, 321, 280

3 Typische Galaxiengruppe im lokalen Universum Hubble 1936, The Realm of the Nebulae: Milchstraße ist Teil eines small cluster of galaxies, i.e. Lokale Gruppe Review über LG: Van den Bergh 1999, ARAA, 9, 273

4 Leuchtkraftfunktion Schechter (1976) : φ (L)dL = φ*(l/l*) α exp(-l/l*) d(l/l*) (Press-Schechter LF)

5 Binggeli et al. 1988, ARAA 26, 509

6

7

8 Definition eines Galaxienhaufens Galaxien-Überanzahldichte relativ zu einer mittleren (homogenen) Hintergrundanzahldichte: <σ/σ bg > N Visuelle Durchmusterungen (POSS) Abell (fixe Haufengröße, Anzahldichte innerhalb eines Radius): >50 Haufenmitglieder innerhalb [m 3,m 3 +2 mag] Innerhalb des sog. Abell-Radius R A = 1.7 /z 3 h 50 Mpc 0.02 z 0.20 Zwicky (variable Haufengröße) Haufengrenze durch Isoplethe definiert <σ/σ bg > 2 > 50 Galaxien innerhalb der definierten Isoplethe

9 Galaxienhaufen - Kataloge Abell 1958, ApJS, 3, 211 (2712 Galaxienhaufen) Abell et al. 1989, ApJS, 70, 1: A catalog of rich clusters (ACO cluster) Zwicky et al. 1961: Catalog of galaxies & clusters of galaxies I-VI West & Frandsen 1981, A&AS, 44, 329 (ESO/SRC high-z clusters) Morgan et al. 1975, ApJ, 199, 545 (poor clusters) Dalton et al. 1994, MNRAS, 269, 151 (APM survey) Gunn et al. 1986, ApJ, 306, 30 (high-z clusters) Ramella et al. 1989, ApJ, 344, 57 (CfA redshift survey) Postman et al. 1996, AJ, 111, 615 (Palomar Distant Cluster Survey) Olsen et al. 1999, A&A, 345, 681 (ESO imaging survey ESIS)

10

11 Cluster Abell 2218 bei z=0.171 DSS HST

12 Cluster XMMU J bei z=1.393 Mullis et al. 2005, ApJ, 623, L85

13 XMM-Newton ROSAT Chandra

14

15 Galaxienhaufen Allgemeine Charakteristika Typische mittlere Größe: 10 Mpc Typische Leuchtkraft: einige L Typische Virialmasse: einige M Typische Geschwindigkeitsdispersion: 1000 km s -1 Crossing time: R [Mpc] / σ [1000 km s -1 ] 10 9 Jahre Intra-Cluster Medium: 10 8 K, 10-3 Atome cm -3, erg s -1 Cluster richness (innerhalb [m 3,m 3 +2 mag] 50 > 1000 Haufenmitglieder)

16 Klassifizierung von Galaxienhaufen Symmetrie, Galaxienkonzentration im Zentrum; Morphologische Eigenschaften des Haufen Morphologie der Haufenmitglieder Charakteristika der hellsten Haufenmitglieder siehe auch: Abell 1965, ARAA, 3, 1 1. Abell 1958, ApJS, 3, 211: Regular: - hohe zentrale Galaxienkonzentration - Spärisch symmetrische Mitgliederverteilung - >1000 Mitglieder [m1,m1+5] Irregular: - Keine sphärische Symmetrie - Substrukturen im Haufen - Alle Galaxientypen

17 2. Zwicky et al. 1961, Catalog of galaxies & clusters of galaxies I-VI: Compact: - hohe Galaxienkonzentration im Zentrum - 10 Galaxien in scheinbarem Kontakt Medium compact: - Konzentration von 10 isolierten Galaxien - Substrukturen im Haufen Open: - keine erkennbaren Galaxienkonzentrationen 3. Morgan 1962, ApJ, 135, 1: Typ I: - Spiralgalaxien sind dominante Haufenpopulation Typ II: - Geringe Anzahl von Spiralgalaxien im Haufen

18 4. Oemler 1974, ApJ, 194, 1: Spiral-rich: - Spiralgalaxien sind die dominante Haufenpopulation Spiral-poor: - Wenig Spiralgalaxien - S0 Galaxien sind dominante Haufenpopulation cd: - Frühe morphologische Typen sind dominante Haufenpopulation (cd, E, S0) 5. Bautz & Morgan 1970, ApJ, 162, L149: BM-I: - cd Galaxie im Haufenzentrum (z.b: A2199 mit NGC6166) BM-II: - cd E sind die hellsten Haufenmitglieder (z.b. Coma) BM-III: - Kein dominierender Galaxientyp (z.b. Virgo)

19 Rood & Sastry 1971, PASP, 83, 313 Rood-Sastry Klassifikation für 276 Abell Haufen Als Entwicklungssequenz gedacht Struble & Rood 1982, AJ, 87, 7

20 Bahcall 1977, ARAA, 15, 505

21 Aus der Verteilung von 351 Abell Haufen wurde die Struktur von 23 Superhaufen abgeleitet (Postman et al. 1992, ApJ, 384, 404) Superhaufen sind miteinander verbunden (Filamente) Reviews: Oort 1983, ARAA, 21, 373 Dickey 1988, PASPC, 5 Latham & Da Costa 1991, PASPC, 15

22 Charakteristika von Superhaufen: - Enthalten Galaxienhaufen u. Galaxiengruppen - Keine Symmetrie (hohe Elliptizität) - Kein Superhaufenzentrum M, L, Φ 100 Mpc, τ cross Jahre - Signifikante Pekuliarbewegungen (z.b. Virgo-Einfall der LG) Der Lokale Superhaufen LSC (de Vaucouleurs 1953, AJ, 58, 30) : - Galaxienkonzentration über 100 in der nördlichen Hemisphäre im Sternbild Virgo (Reynolds 1923, MNRAS, 83, 147) - Filamentstruktur (Lahav et al. 2000, MNRAS, 312, 166) - Besteht aus Virgohaufen u. ca. 50 Galaxiengruppen - Pekuliares Geschwindigkeitsfeld (Gunn 1978, Observ. Cosmology) - Abgeflachte, irreguläre Scheibenform (Φ 50 Mpc, 6:3:1) Superhaufen sind von sphärischen sog. Voids umgeben: - Φ 50 Mpc - Enthalten nur wenige Galaxien (Fak. 5 zur mittleren Galaxiendichte, Fak. 20 zu Haufendichte) - Füllen ca. 80% des Universums

23 500 km s km s-1