Intergalaktisches Gas in der Umgebung von Galaxien
Final Report Abstract
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.
Publications
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