Intergalaktisches Gas in der Umgebung von Galaxien
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In diesem Projekt sollten Verteilung und physikalische Eigenschaften des intergalaktischen Mediums in der Umgebung von Galaxien untersucht werden. Dazu wurde über einen Zeitraum von vier Jahren eine Emmy-Noether-Nachwuchsgruppe (bestehend aus einem Nachwuchsgruppenleiter und zwei Doktoranden) an der Universität Bonn eingerichtet. Mit Hilfe der Quasar-Absorptionsspektroskopie im ultravioletten und optischen Spektralbereich, radioastronomischer Messungen sowie numerischer Simulationen wurden verschiedenste Aspekte des intergalaktischen und zirkumgalaktischen Gases im Universum studiert. Die Untersuchungen des gasförmigen Galaktischen Halos und des lokalen intergalaktischen Mediums ergaben, dass das komplexe gasförmige Umfeld der Milchstrasse sowohl durch Einfall von Gas aus der Lokalen Gruppe als auch durch die Zirkulation von Galaktischem gasförmigen Material aus der Scheibe geprägt ist. Kältere Gasstrukturen (die sog. Hochgeschwindigkeitswolken) sind dabei eingebettet in eine Korona aus heißem Gas. Die Wechselwirkung beider Gasphasen miteinander wurde eingehend studiert. Für eine Reihe von Hochgeschwindigkeitswolken im Halo der Milchstrasse konnten zum ersten Mal Entfernungen direkt bestimmt werden. Hochgeschwindigkeitswolken mit geringer Gas-Säulendichte wurden erstmalig systematisch analysiert und die qualitative Verbindung zu extragalaktischen Quasar-Absorptionssystemen konnte aufgezeigt werden. Absorptionsmessungen des warm-heißen intergalaktischen Mediums im lokalen Universum führten zur Identifikation einer bislang unbekannten Klasse von intergalaktischen Hl Systemen, die durch thermische Linien-Verbreiterung charakterisiert ist. Diese Hl Absorptionssysteme bilden zusammen mit anderen Systemen, die hoch-ionisierte schwere Elemente enthalten, eine intergalaktische Gasphase, die durch die Strukturbildung im Universum auf hohe Temperaturen von über einer Million Kelvin aufgeheizt wird. Aus der gemessenen Häufigkeit der analysierten Absorptionslinien wurde abgeschätzt, dass das warm-heiße intergalaktische Gas einen signifikanten Anteil der baryonischen Materie im lokalen Universum enthält. Die Analyse von Metall-Absorptionssystemen in hoch-aufgelösten optischen Quasar-Spektren lieferte wichtige neue Erkenntnisse über die physikalischen Eigenschaften des galaktischen und intergalaktischen Gases bei hohen Rotverschiebungen, Die Untersuchungen weisen zum einen auf die thermische und chemische Entwicklung des intergalaktischen Gases von hohen zu niedrigen Rotverschiebungen hin und demonstrieren zum anderen die Entstehung von protogalaktischen Strukturen durch Gas-Akkretion. Mit der Auswertung synthetisch generierter Absorptionsspektren aus numerischen Simulationen konnte die komplexe Absorptionsstruktur des intergalaktischen Gases in der Umgebung von frühen Galaxien nachvollzogen werden. Über die in diesem Projekt durchgeführten Forschungsarbeiten wurde in den Zeitschriften Spektrum der Wissenschaft (03/2004) und GEO (11 /2005) sowie in einer Radiosendung des WDR berichtet. Für die Arbeiten auf dem im DFG Emmy-Noether-Programm geförderten Forschungsgebiet erhielt der Antragsteller und Nachwuchsgruppenleiter im Jahr 2005 den Ludwig-Biermann-Preis der Astronomischen Gesellschaft.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- "FUSE and STIS Observations of the Warm-Hot Intergalactic Medium Toward PG 1259+593". 2004, Astrophysical Journal Supplements 153, 165
Richter P., Savage B.D., Tripp T.M., & Sembach K.R.
- "Highly Ionized Gas Surrounding High Velocity Cloud Complex C". 2004, Astrophysical Journal 602, 738
Fox A.J., Savage B.D., Wakker B.P., Richter P., Sembach K.R., & Tripp T.M.
- "The Deuterium-to-Hydrogen Ratio in a Low-Metallicity Cloud Falling onto the Milky Way". 2004, Astrophysical Journal Supplements 150, 387
Sembach K.R., Wakker B.P., Tripp T.M., Richter P., et al.
- "The Physical Properties and Baryonic Content of the Intergalactic Ly α and OVI Absorption Line Systems: The PG 1116+215 Sight Line". 2004, Astrophysical Journal Supplements 155, 351
Sembach K.R., Tripp T.M., Savage B.D., & Richter, P.
- "Low-Column Density Gas Clumps in the Halo of the Milky Way". 2005, Astronomy & Astrophysics Letters 442, 49
Richter P., Westmeier T., & Brüns, C.
- "The Sub-Damped Ly α System toward HE 0001-2340: Galaxy Formation at z=2". 2005, Astronomy & Astrophysics 440, 819
Richter P., Ledoux, C., Petitjean, P., & Bergeron, J.
- "Simulations of Thermally Broadened HI Ly α Absorption Arising in the Warm-Hot Intergalactic Medium". 2006, Astronomy & Astrophysics 451, 767
Richter, P., Fang, T., & Bryan, G.L
- "The Need for Ultraviolet to Understand the Chemical Evolution of the Universe and Cosmology". 2006, Astrophysics and Space Science 303, 69
Wamsteker W., Prochaska J.X., Bianchi L., Reimers D., Panagia, N., Fabian A.C., Fransson C., Shustov B.M., Petitjean P., Richter P., & Battaner E.
- "Tracing Baryons in the Warm-Hot Intergalactic Medium with Broad Ly α Absorption". 2006, Astronomy & Astrophysics 445,827
Richter P., Savage B.D., Sembach K.R., & Tripp T.M.
- "Absorption Signatures of High-Redshift Galaxies". 2007, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 381, 469
Fangano A., Ferrara A. & Richter P.
- "Distances to High-Velocitx Clouds: Complex C". 2007, Astrophysical Journal Letters 670, L113
Wakker B.P., York D.G., Howk J. C., Barentine J. C., Wilhelm R., Peletier R.F., van Woerden H, Beers T.C., Ivezic Z., Richter P., Schwarz U.J.
- "Physical Properties, Baryon Content, and Evolution of the Ly α Forest: New Insights from High-Resolution Observations at z<0.4". 2007, Astrophysical Journal 658, 680
Lehner N., Savage B.D., Richter P., Sembach K.R., Tripp T.M., & Wakker B.P.
- "Distances to Galactic high-velocity clouds: Cohen Stream, complex GCP, cloud g1". 2008, Astrophysical Journal 672, 298
Wakker B.P., York D.G., Wilhelm R., Barentine J.C., Richter P., Beers T. C., Ivezic Z., & Howk J. C.
