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Polarisierte Radio Beobachtungen von digitalen extragalaktischen Stoßwellen

Antragsteller Professor Marcus Brüggen, Ph.D., seit 1/2023
Fachliche Zuordnung Astrophysik und Astronomie
Förderung Förderung von 2020 bis 2023
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 441694982
 
Erstellungsjahr 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das Ziel des Projekts war die Untersuchung von Radio Relikte, um ein besseres Verständnis der kosmischen Magnetfelder und Schockbeschleunigungsprozesse in Galaxienhaufen zu erlangen. Radio Relikte sind bogenförmige diffuse Synchrotronquellen, die sich am Rande von Galaxienhaufen befinden. Radio Relikte heben die kosmischen Magnetfelder und kosmische Strahlung (Elektronen) im Intracluster-Medium (ICM) – dem heißen und ionisierten Plasma innerhalb von Galaxienhaufen – hervor. Es ist allgemein anerkannt, dass Stoßwellen Elektronen des ICM auf die erforderlichen Energien beschleunigen. Jedoch sind der Beschleunigungsmechanismus sowie die Physik der kosmischen Magnetfelder noch nicht vollständig verstanden. Die neuesten Radioteleskope haben eine Fülle von hochauflösenden Beobachtungen produziert, welche Radio Relikte in einem beispiellosen Detailgrad zeigen. Um diese Beobachtungen mit den zugrunde liegenden theoretischen Modellen zu verknüpfen, sind numerische Simulationen unerlässlich. Dabei war das Hauptziel, hochaufgelöste kosmologische Simulationen von Radio Relikte zu produzieren, um die zuvor vorhandene mangelnde Anzahl solcher Simulationen zu füllen und um neue Erkenntnisse über Radio Relikte zu gewinnen. Ein besonderer Schwerpunkt wurde auf die polarisierte Emission von Radio Relikte gelegt. Die polarisierte Emission enthält Informationen zur lokalen Magnetfeldtopologie, die eine entscheidende Rolle im Beschleunigungsprozess spielt. Im Rahmen dieses Projekts haben wir die bisher detailliertesten kosmologischen Simulationen von Radio Relikte produziert. Mit diesen Simulationen haben wir mehrere Fragen zu Radio Relikte beantwortet. Wir haben die Mach-Zahl-Diskrepanz erklärt - eine Diskrepanz zwischen X-Ray- und Radio- Beobachtungen, die die Stärke der Stoßwellen messen. Wir haben herausgefunden, dass die beiden Messungen sich intrinsisch unterscheiden, da sie unterschiedliche Teile der Mach- Zahl-Verteilung der Stoßwelle messen. Darüber hinaus haben wir die filamentartigen Strukturen von Radio Relikte untersucht und herausgefunden, dass Radio Relikte aus 3D- Filamenten bestehen. Schließlich haben unsere Simulationen die Interpretation der Beobachtungen der Radio Relikte in Abell 523, Abell 2256, Abell 2477, Abell 3667, CIZA J2242.8+5301 und MACS J0717.5+3745 unterstützen. Darüber hinaus haben wir Active Galactic Nuclei (AGN) untersucht, die die Seed-Elektronen für Radio Relikte liefern könnten. Zunächst haben wir erforscht, wie AGN Tubulenz im ICM induzieren. Hierbei haben wir herausgefunden, dass Dehnungsbewegungen und Verdünnungen die turbulenten Bewegungen bestimmen. Außerdem haben wir untersucht, wie AGN das ICM mit Elektronen bevölkern. Schließlich haben wir den Schockbeschleunigungsmechanismus jenseits von Galaxienhaufen untersucht. Insgesamt wurden im Rahmen dieses Forschungsprojekts 28 wissenschaftliche Arbeiten veröffentlicht.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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