Astronomen entdecken seltsames "Radiohalo" in riesigem Galaxienhaufen

Ein internationales Team von Astronomen hat Radiobeobachtungen eines riesigen Galaxienhaufens mit der Bezeichnung ACT-CL J0329.2-2330 durchgeführt und dabei einen neuen Radiohalo in diesem Haufen entdeckt.

Heiligenschein; illustratives Bild — Radiohalos sind großräumige Quellen diffuser Radioemission, die im Zentrum einiger, aber nicht aller Galaxienhaufen zu finden sind.

Radiohalos sind riesige Regionen mit diffuser Radioemission, die oft im Zentrum massereicher Galaxienhaufen zu finden sind und eine regelmäßige Morphologie aufweisen können, die auf das röntgenstrahlende Intracluster-Medium (ICM) schließen lässt.

Die diffuse Emission hat jedoch in der Regel eine sehr geringe Oberflächenhelligkeit, insbesondere bei GHz-Frequenzen, was ihre Erkennung erschwert. Ihre Helligkeit nimmt bei niedrigeren Frequenzen zu, was das Vorhandensein dieser Regionen verrät.

Radiohalo entdeckt

Jetzt hat eine Gruppe von Astronomen unter der Leitung von Sinenhlanhla Precious Sikhosana von der University of KwaZulu-Natal in Durban (Südafrika) in ACT-CL J0329.2-2330 (oder ACT-CL J0329), einem Galaxienhaufen mit einer Masse von etwa 970 Milliarden Sonnenmassen, bei einer Rotverschiebung von 1,23 einen neuen Radiohalo gefunden.

Die Entdeckungist das Ergebnis von L-Band- und UHF-Beobachtungen dieses Haufens mit dem MeerKAT-Radioteleskop, die im Rahmen der MeerKAT Massive Distant Cluster Survey (MMDCS) durchgeführt wurden.

„Wir präsentieren L-Band- und UHF-MeerKAT-Beobachtungen von ACT-CL J0329.2-2330, einem Galaxienhaufen bei z=1,23. Bilder mit niedriger Auflösung zeigen einen Radiohalo im Haufen. Bilder mit niedriger Auflösung zeigen einen Radiohalo im Cluster (...) MeerKAT-Beobachtungen wurden im L-Band mit einer Gesamtzeit über dem Ziel von 3,5 Stunden durchgeführt, wobei eine Entladungsrate von 8 Sekunden und 4.096 Kanäle verwendet wurden“, schrieben die Forscher.

Durch die Analyse der Bilder identifizierte Sikhosanas Team eine ausgedehnte Emission im Zentrum von ACT-CL J0329, mit einer linearen Größe von mehr als 3,59 Millionen Lichtjahren bei 1,28 GHz. Die MeerKAT-Bilder zeigen auch, dass der Radiohalo von ACT-CL J0329 eine glatte und regelmäßige Morphologie aufweist, die die thermische Bremsstrahlung (Strahlung, die entsteht, wenn elektrische Ladungen abgebremst werden) aus dem Intracluster-Medium (ICM) widerspiegelt.

Auf der Grundlage dieser Ergebnisse haben die Astronomen diese Emission als Radiohalo klassifiziert. Die Studie kam zu dem Schluss, dassder neu entdeckte Radiohalo eine Flussdichte von 3,44 bzw. 6,11 mJy im L- und UHF-Band aufweist. Der integrierte Spektralindex des Halos wurde auf 1,3 berechnet, während seine Radioleistung auf 4,4 YW/Hz geschätzt wurde.

ACT-CL J0329 ist so hell wie die Halos in nahe gelegenen massereichen Galaxienhaufen.

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Halo von ACT-CL J0329 genauso hell ist wie die Halos in nahegelegenen massereichen Galaxienhaufen, was zu bestätigen scheint, dass es eine schnelle Verstärkung des Magnetfelds in Galaxienhaufen bei hoher Rotverschiebung gibt.

In ihren abschließenden Bemerkungen stellten die Autoren fest, dass die Karte des Spektralindex von ACT-CL J0329 auffällige Schwankungen zeigt, da die höchsten Werte des Spektralindex in der östlichen Region konzentriert sind. Dies könnte darauf hindeuten, dass die turbulente Energie nicht gleichmäßig im Halo-Volumen verteilt ist.

Quellenhinweis:

Sikhosana S., Hilton M., Bernardi G., et al. The MeerKAT Massive Distant Clusters Survey: A Radio Halo in a Massive Galaxy Cluster at z = 1.23. arXiv (2024).