Dunkle Materie in Galaxien
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das hier geförderte Projekt hatte zum Ziel, die zum Nachweis der Dunklen Materie in Galaxien sowie deren Verteilung benötigten Rotationskurven zu verbessern. Dabei wurde an Techniken zur Analyse radio-interferometrischer Datenkuben gearbeitet, die darauf abzielten, aus der Struktur der sichtbaren Anteile von Scheibengalaxien Rückschlüsse auf die Komponente dunkler Materie zu ziehen (üblichenweise über die Poissongleichung). Dazu wurde am Argelander-Institut für Astronomie ein neues Software-Paket erstellt, welches eine halb-automatische Analyse von HI-Kuben (also in der Linien des neutralen Wasserstoffs bei 21 cm Wellenlänge) ermöglicht, die mittels hochauflösender radio-interferometrischer Messungen gewonnen wurden. Die Software enthält als Kern eine Analyse der HI-Strahlung in elliptischen Ringen (daher unsere englische Bezeichnung „tilted-ring fitting code", kurz tirific). Gegenüber früheren Analyse-Methoden gibt es hier wesentlich mehr freie Parameter, um die Rotationskurve V(r) so realitätsnah wie möglich zu bestimmen. Insbesondere können Neigungs- und Positionswinkel der Ellipsen sowie deren Zentrumsposition variieren, sodaß man auch Galaxien mit Verwölbungen (engl. „warps") oder gar mit Asymmetrien (engl. „lopsidedness") in der Scheibe untersuchen kann. Im Rahmen des hier geförderten Projekts stand Insbesondere die Struktur der Spiralarme im Vordergrund, die in neutralem Wasserstoff auch noch weit über die Ausdehnung der im optischen Bereich sichtbaren stellaren Scheibe hinaus sichtbar sind. Die möglichen Auswirkungen solcher nicht axialsymmetrischen Strukturen waren bislang experimentell noch kaum untersucht worden. Aufbauend auf dem Paket tirific wurde im Rahmen einer Dissertation (F. Kenn), die in Bälde abgeschlossen werden soll, eine bedienertreundliche Software entwickelt, die es auch in Zukunft möglich machen wird, Datenkuben von Spiralgalaxien auf deren Morphologie hin zu untersuchen. Diese neuen Techniken wurden exemplarisch aufdie NGC5055 angewandt und ausführiich dargestellt. Die gewonnen morphologischen Parameter wurden daraufhin mit theoretischen Vorhersagen bezüglich der Verteilung dunkler Materie in dieser Galaxie verglichen, die aus den Ergebnissen einer Massendekomposition gewonnen wurden. Um statistische Aussagen bezüglich dieser Zusammenhänge treffen zu können, wurden die neuen Analysemethoden automatisiert auf eine Auswahl zehn weiterer Spiralgalaxien angewandt. Hierbei handelte es sich um NGC1030, NGC1085, UGC2885, UGC3294, NGC 4414, NGC 7331, NGC 2541, NGC 5204, NGC3580 und NGC755. Für diese Galaxien wurden ebenfalls Massendekompositionen angefertigt. Der Zusammenhang zwischen morphologischen Parametern von Spiralgalaxien und ihres Gehalts an dunkler Materie sowie deren Dichteverteilung wurde untersucht und mit theoretischen Vorhersagen verglichen. Die neu gewonnenen Erkenntnisse werden in der zweiten Jahreshälfte 2009 in Form der Doktorarbeit "Spiral Amis in Galactic Gas" sowie in einer referierten Veröffentlichung dokumentiert werden. Ebenfalls wurden sie bereits während der Förderungszeit auf mehreren Internationalen Konferenzen vertreten. Um optische über Vergleichsdaten zu den radiointerferometrisch gewonnenen Datenkuben die Auswirkung der stellaren Scheiben genau bestimmen zu können wurden tief integrierte optische Aufnahmen einiger der untersuchten Galaxien angefertigt. Hierzu wurden Beobachtungszeiten am Isaac Newton Telescope (La Palma) sowie dem 1.23-m-Schmidt-Teleskop (Calar Alto bei Almeria) genutzt. Mit der in diesem Projekt erstellten Software steht nun ein Werkzeug zur Verfügung, welches eine sehr umfassende und flexible Analyse der Struktur und Kinematik von Gasscheiben in Galaxien darstellt. Es kann im Prinzip für jede zweidimensional spektroskopische Messung an Galaxien venwendet werden (Hl, CO, Ha, ...).
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Kinematics and morphology of warped disk galaxies, in: Baryons in Dark Matter Halos, Novigrad, Croatia, eds. R.-J. Dettmar, U. Klein, and P. Salucci. Published by SISSA, Proceedings of Science, p. 109.1
Józsa, G., Oosterloo, T., Klein, U., Kenn, F.
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Warps in Galactic Disks, in: Dark Galaxies and Lost Baryons, lAU 244, p. 360
Józsa, G.I.G., Kenn, F., Klein, U., Oosterloo, T.A.
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2005, Galaxien und Dunkle Materie: neue Sichtweisen, Sterne und Weltraum, Jahrgang 44, p. 28
Klein, U., Józsa, G., Kenn, F., Oosterloo, T.
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2007, A Case-Study of Grand-Design Warps in Galactic Disks, in: Galaxy Evolution Across the Hubble Time, Eds. F. Combes and J. Palous, lAU Symposium 235, p. 109
Józsa, G.I.G., Kenn, F., Klein, U., Oosterloo, T.A.
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2007, Kinematic modelling of disk galaxies. I. A new method to fit tilted rings to data cubes, Astron. Astroph., 468, 731
Józsa, G.I.G., Kenn, F., Klein, U., Oosterloo, T.A.
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2007, Stnjcture and kinematics of large spiral galaxies, New Astron. Rev. 51, 120
Struve, C , Józsa, G., Kenn, F., Klein, U., Pizzella, A., Salucci, P.
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2008, Analysis of Gaseous Arms in Spiral Galaxies, in: Formation and Evolution of Galaxy Disks ASP, Conference Series, Vol. 396, eds. J.G. Funes and E.M. Corsini, p. 363
Kenn, F., Józsa, G. I. G., Klein, U.
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2008, Dark Matter in Gas-Rich Dwarf Galaxies, in: Formation and Evolution of Galaxy Disks ASP, Conference Series, Vol. 396, eds. J.G. Funes and E.M. Corsini, p. 485
Klein, U., Gentile, G., Salucci, P., Józsa, G. I. G., Kenn, F.
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Warps in Disk Galaxies, in: Formation and Evolution of Galaxy Disks ASP, Conference Series, Vol. 396, eds. J.G. Funes and E.M. Corsini, p. 211
Józsa, G. I. G., Kenn, F., Klein, U., Oosterloo, T. A.
