Mophologie-Dichte-Beziehung, Staudruck-Abstreifen und übernebulöse Galaxien in extrem hochauflösenden Zoomsimulationen von Galaxienhaufen

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Klaus Dolag
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 516355818

Galaxienhaufen und ihr Einfluss auf die Sternentstehungsrate von Galaxien (e.g. die Verringerung der Sternentstehungsraten von Galaxien innerhalb von Galaxienhaufen) standen in den letzten Jahren immer mehr im Mittelpunkt umfangreicher Beobachtungen. Da alle Satellitengalaxien durch den Galaxienhaufen nachhaltig beeinflusst werden, bietet sich hier die Möglichkeit, die Umgebungsabhängigkeiten der Galaxienentwicklung im Detail zu untersuchen. Das Hauptziel dieser Forschungsarbeit wird es sein, die folgende Frage im Detail zu untersuchen: Wie genau trägt das Entfernen von Gas aus den Galaxien durch den Staudruck der Atmosphäre des Galaxienhaufens zum Entstehen der Morphologie-Dichte-Beziehung (einer beobachteten Beziehung zwischen morphologischem Galaxientyp und der Anzahldichte benachbarter Galaxien) bei? Dies ist direkt mit dem zweiten Schwerpunkt des Projektes verknüpft, nämlich der Bewertung und Gewichtung der Mechanismen die für die Unterdrückung und Beendigung der Sternentstehung in Galaxien innerhalb von Galaxienhaufen verantwortlich zeichnen. Dies ist wiederum mit einer dritten Frage verbunden: Welche möglichen Entwicklungspfade gibt es, um in Galaxienhaufen die erst kürzlich entdeckten, extrem nebulösen Galaxien -- so genannte ultradiffusen Galaxien (UDGs) -- entstehen zu lassen? Um diese Zusammenhänge im Detail zu verstehen werden wir extrem hochauflösende Zoom-In-Simulationen von Galaxienhaufen durchführen. Dabei greifen wir bei der Behandlung physikalischer Prozesse auf jene Implementierung zurück, die für die kosmologischen hydrodynamischen Simulationen "Magneticum Pathfinder" verwendet wurden und nachweislich verschiedenste Eigenschaften von Galaxien und Galaxienhaufen sehr genau reproduzieren können. Unser erklärtes Ziel ist es, sowohl das Staudruck-Abstreifen als auch die Entstehungsmechanismen von UDGs mit einer beispiellosen Detailgenauigkeit zu erforschen. Zu diesem Zweck wollen wir 24 sehr massereiche Galaxienhaufen    simulieren, deren Gesamtmasse M_halo>1e15 M_sol/h ist, und die dabei mit fast einer Milliarde Teilchen innerhalb des Virialradius aufgelöst werden. Dies entspricht einer Masse der Dunkle-Materie-Teilchen von ca. 4e6 M_sun/h,  einer Masse der Gasteilchen von ca. 7e5 M_sun/h, und entsprechend einer räumliche Auflösung der Sternteilchen von 240pc/h. Mit dieser extrem hohen Auflösung werden wir in der Lage sein, alle notwendigen physikalischen Prozesse (insbesondere Turbulenz- und Mischprozesse), die bei der Unterdrückung der Sternentstehung von Satellitengalaxien und der Bildung von UDGs auftreten, räumlich gut aufzulösen. Zusätzlich ist es auch geplant, die Massenauflösung für einen der simulierten Galaxienhaufen zu verzehnfachen, was einer räumlichen Auflösung von ~100 pc/h entspricht. Als solches bietet dieses Projekt daher die einzigartige Gelegenheit, unser Verständnis bezüglich der Transformation von Satellitengalaxien in Galaxienhaufen grundlegend zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen