Fossiles Galaxiensystem

Aufnahme der fossilen Galaxiengruppe NGC 1132 mit dem Hubble-Weltraumteleskop, Quelle:NASA

Fossile Galaxiensysteme stellen eine Endform der dynamischen Entwicklung von Galaxiengruppen oder Galaxienhaufen dar. Sie bestehen aus einer zentralen elliptischen Riesengalaxie, die von deutlich lichtschwächeren Galaxien sowie einem diffusen ausgedehnten Röntgenhalo umgeben wird.

Definition

Fossile Galaxiensysteme umfassen sowohl Galaxiengruppen als auch Galaxienhaufen, die den Endpunkt ihrer dynamischen Entwicklung erreicht haben. Ein fossiles System besteht laut Definition aus einer räumlich ausgedehnten Röntgenquelle mit einer Röntgenleuchtkraft von L_X,bol ≥ 10⁴² h₅₀⁻² erg/s sowie einer im optischen dominierenden Galaxie, die im Roten um mindestens zwei Magnituden heller ist als alle Satellitensysteme innerhalb des halben Viralradius.

Eigenschaften

Fossile Galaxiensysteme zeigen eine breite Vielfalt an Eigenschaften:

• Die zentrale Galaxie in fossilen Systemen kann schwache Kernaktivität zeigen
• Ihre Isophoten sind überwiegend, aber nicht ausschließlich disky. Der Begriff disky wird ungefähr als scheibenförmig oder runder ins Deutsche übersetzt.
• Die Geschwindigkeitsdispersion zwischen Galaxien innerhalb der Gruppe oder des Haufens kann gering mit circa 60 km/s aber auch wesentlich größere Werte von bis zu 800 km/s erreichen
• Die absolute Helligkeit im Roten der zentralen Galaxie kann sich zwischen fossilen Systemen um fünf Magnituden unterscheiden
• Das Verhältnis von der Leuchtkraft zur Masse kann sich um einen Faktor 100 zwischen fossilen Systemen unterscheiden
• Die Verteilung der Helligkeiten der lichtschwachen Begleiter der zentralen elliptischen Galaxie unterscheidet sich nicht von der in normalen Galaxiengruppen

Entstehung

Es sind zwei diametral abweichende Entstehungsszenarien entworfen worden:

• Die fossilen Systeme entstehen durch eine Wechselwirkung in Form von dynamischer Reibung und Kollisionen im Laufe von einigen Milliarden Jahren. Dabei verschmelzen die Spiralgalaxien zu einer elliptischen Galaxie, die von Zwerggalaxien umgeben ist. Das Röntgenhalo besteht aus Gas, welches nicht zur Galaxienbildung verwendet wurde und aus Materie, die bei den Kollisionen aus den Galaxien herausgetrieben wurde
• Dementgegen steht die Vermutung, dass die meisten Baryonen bereits bei der Entstehung der Gruppe für die Bildung der elliptischen Galaxie verwendet wurden und es später kaum noch zu Wechselwirkungen mit anderen Galaxien gekommen ist

Die gegenwärtigen Beobachtungsdaten lassen nicht unterscheiden, welches der beiden oder ob beide Szenarien zur Entstehung von fossilen Systemen führen.

Beispiele

• CL 1205+44
• ESO 306-G017
• NGC 1132
• RX J0454.8-1806

Literatur

• M. Girardi et al.: Fossil Groups Origins IV. The relation between optical and X-ray luminosities. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2014, arxiv:1403.0590v2 (englisch). 
• S. Zarattini et al.: Fossil Groups Origins III. Characterization of the sample and observational properties of fossil systems. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2014, arxiv:1403.0588v1 (englisch). 
• S. Lieder, S. Mieske, R. Sánchez-Janssen, M. Hilker, T. Lisker, M. Tanaka: A Normal Abundance of Faint Satellites in the Fossil Group NGC 6482. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2013, arxiv:1309.1166v1 (englisch). 
• Yuanyuan Su, Raymond E. White, Eric D. Miller: Suzaku Observations of the X-ray Brightest Fossil Group ESO 3060170. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2013, arxiv:1308.0283v1 (englisch).