Galaxienhaufen

 
  Als Galaxienhaufen bezeichnet man eine Ansammlung von Galaxien aus bis zu einigen 1000 Galaxien. Zum Beispiel die Lokale Gruppe oder den Virgo Haufen.

Die Galaxien in Galaxienhaufen sind gravitativ gebunden und bewegen sich um den gemeinsamen Schwerpunkt.
In dicht besetzten Galaxienhaufen, wie den Virgo Haufen, findet man im zentralen Bereich keine Spiralgalaxien. Diese verlieren dort ihr Gas durch gegenseitige Kollisionen und sind instabil wegen der dort herrschenden Gezeitenkräfte.

Ähnlich wie sich Galaxien nach dem Schema der Hubble-Sequenz klassifizieren lassen, können auch Galaxienhaufen nach ihrem morphologischen Typ klassifiziert werden. Die Klassifizierung ist allerdings weniger eindeutig und die physikalische Erklärung der Morphologie meist schwierig. Daher hat sich bisher kein Klassifizierungsschema durchgesetzt, allerdings erfreut sich das Schema von Rood und Sastry (RS-Schema) einiger Beliebtheit, wohl auch wegen seiner Ähnlichkeit zum Hubble-Schema. Nach dem RS-Schema unterscheidet man anhand der Verteilung der zehn hellsten Mitglieder folgende Haufentypen:

 
 

Das RS-Klassifikationsschema für Galaxienhaufen

  • cD-Haufen werden von einer einzelnen riesigen cD-Galaxie (Eine D-Galaxie ist ein spezieller Typ einer elliptischen Riesengalaxie. D-Galaxien unterscheiden sich von gewöhnlichen elliptischen Galaxien durch ihren riesigen diffusen Halo, der ihnen ihren Namen verleiht („D“ für „diffus“) das „c“ steht für die Leuchtkraftklasse) im Zentrum dominiert. Beispiel sind die Haufen Abell 2634 (Katalog mit mehr als 4000 Galaxienhaufen) im Sternbild Pegasus, der etwa 400 MioLj entfernt ist und von NGC 7720 dominiert wird, und Abell2199, der in etwa 430 MioLj Entfernung im Sternbild Herkules und im Hercules-Superhaufen liegt.
 
 
Coma-Haufen mit NGC 4889 und NGC 4874
  • B-Haufen (von binär) werden von einem cD-Galaxienpaar dominiert. Das Paradebeispiel ist der berühmte Coma-Galaxienhaufen (Abell 1656  mit NGC4889 und NGC4874, beide cD-Galaxien), ein weiteres Beispiel der 260 MioLj entfernte Galaxienhaufen Abell 569 im Sternbild Luchs.
  • L-Haufen zeichnen sich durch eine annähernd lineare Anordnung der größten Galaxien im Zentrum aus. Ein Beispiel ist der Perseus-Galaxienhaufen (Abell 426), der etwa 230 MioLj entfernt im Perseus-Pisces-Superhaufen liegt.
 
 
  • C-Haufen (von Englisch core) zeichnen sich durch einen einzelnen dichten Kern mit mehreren Großgalaxien aus. Beispiele sind der Hydra-Galaxienhaufen (Abell 1060), der etwa 150 MioLj entfernt ist und zum Hydra-Centaurus-Superhaufen zählt, und der 210 MioLj entfernte Galaxienhaufen Abell 262 im Sternbild Andromeda, der Teil des Perseus-Pisces-Superhaufen ist
  • F-Haufen sind flach, d.h. in eine Richtung stark abgeplattet, aber ohne starke Konzentration im Zentrum. Beispiele sind der etwa 290 MioLj entfernte Leo-Galaxienhaufen (Abell 1367) im Coma-Superhaufen und der fast 6 Milliarden Lichtjahre entfernte Haufen IRAS09104+4109.
  • I-Haufen haben eine irreguläre Struktur, ohne klar definiertes Zentrum oder mit mehreren Zentren. Beispiele sind der Virgo-Galaxienhaufen und der Hercules-Galaxienhaufen (Abell 2151), ein spiralreicher Haufen im gleichnamigen Superhaufen in einer Entfernung von etwa 485 MioLj.
Perseus-Haufen mit NGC 1275
 
 

Die minimale Gesamtmasse des Galaxienhaufens kann aus der Relativ-Bewegung der Galaxien zum Haufenzentrum über den Virialsatz abgeschätzt werden.
Der Virialsatz sagt aus, dass die potentielle Energie aller Galaxien bezüglich des Galaxienhaufenszentrums die Hälfte der gesamten Bewegungsenergie aller Galaxien entspricht.
So erhält man einen Wert für die Gesamtmasse des Virgo Haufens oder der Lokalen Gruppe, der mit etwa 1,2 Billiarden Sonnenmassen deutlich über dem Wert liegt, den man aus einer Zählung und Gewichtung der Galaxien nach Leuchtkraft erwarten würde.
Diese Unstimmigkeit hat schon 1933 Fritz Zwicky entdeckt und daraus geschlossen, dass in den Galaxienhaufen unsichtbare Masse vorhanden sein muß (dunkle Materie) Er kam auf die unvorstellbare Größe von Faktor 30 bis 40 mehr Masse. Heute nimmt man 10mal mehr dunkle Materie als leuchtende Materie an.

Ein weiteres Indiz für diese dunkle Materie findet man auch in der Rotation einer Galaxie. Die schnellere Rotation in den Außenbereichen lässt sich auch mit dem Einfluss von dunkler Materie erklären.

Entstehung
Theorie: Ungleichgewicht nach Urknall in Dunkler Materie --> Gravitationssenken --> an diesen Orten sammelte sich Gas --> Galaxien konnten entstehen, zuerst Zwerggalaxien.

Einzelheiten zu den Galaxienhaufen
Lokale Gruppe - Virgo Haufen - Leo Haufen - Coma Haufen - im Objekt des Monats

 
  Superhaufen  
  Superhaufen sind die übergeordnete Struktur von Galaxienhaufen.
Der Virgo-Haufen bildet zusammen mit einigen anderen Galaxienhaufen einen Superhaufen. Dazu gehören neben der Lokalen Gruppe auch der Coma Haufen.
 
 
Eine großräumige Betrachtung des Universums zeigt, dass Galaxien nicht gleichmäßig verteilt sind, sondern dass das Universum eine schaum- oder wabenartige Struktur aufweist. Das Innere der Waben entspricht dabei riesigen Leerräumen, den sog. Voids.
Die Galaxien gruppieren sich – wegen ihrer gegenseitigen gravitativen Anziehung – zu Galaxienhaufen um diese Leerräume herum und bilden sozusagen die Wände der Waben.
In den Schnittbereichen zwischen den Waben ist die Galaxienhaufen-Dichte deshalb höher und hier formierten sich, wiederum infolge der gravitativen Anziehung, Ansammlungen von Haufen, sogenannten Superhaufen. Diese sind die größten bisher entdeckten Strukturen im Weltall. Sie können eine Ausdehnung von einigen hundert Millionen Lichtjahren erreichen und aus mehreren zigtausend Galaxien bestehen.
 
  Das Wissen über die Superhaufen ist allerdings noch sehr begrenzt, so ist z. B. noch nicht klar, ob die Superhaufen allein durch Gravitation zusammengehalten werden, oder ob sie sich aus anderen Vorgängen gruppiert haben. Der Einfluss dunkler Materie, welche ebenfalls eine Rolle spielen kann, ist derzeit Gegenstand weiterer Forschungen. Es kann derzeit nur vermutet werden, dass die dunkle Materie (etwa 21 % aller Materie des Universums) einen deutlich höheren Einfluss auf die Bildung von Superhaufen hat, als bisher angenommen.  
     
  letztes Update 1.5.2016