Um die Aussagekraft der OVI-Absorptionslinien zu klären, nutzten Richter und seine Kollegen kosmologische Simulationen von Joop Schaye und seinem Team im niederländischen Leiden. An diesen Modellen konnten die Forscher im Detail untersuchen, welche Art von Absorptionslinien das warm-heiße intergalaktische Gas tatsächlich hinterlassen müsste – und welche Rolle die OVI-Linien dabei spielen.
Unter der Leitung von Thorsten Tepper-García berechneten die Forscher am Potsdamer Institut dazu synthetische Absorptionsspektren und untersuchten sie statistisch. Wichtigstes Ergebnis dieser Tests: Das Linien-Dublett des fünffach ionisierten Sauerstoffs ist kein guter Indikator für die Anzahl und die Verteilung der Materie im warm-heißen intergalaktischen Gas der Filamente. Stattdessen weisen sie aufgeheiztes Gas nach, das durch galaktische Winde chemisch angereichert wurde.
Galaxieneinfluss beeinflusst Linienspektrum
So zeigt die Studie, dass die schweren Elemente sehr inhomogen im intergalaktischen Medium verteilt sind. Heißes, chemisch angereichertes Gas, das sich mithilfe von OVI-Absorption beobachten lässt, befindet sich vorzugsweise in der unmittelbaren Umgebung von Galaxien. Der überwiegende Anteil der restlichen baryonischen Materie – beispielsweise in Form von ionisiertem Wasserstoff – liegt dort aber nicht. Er bleibt bei größeren Abständen zu den Galaxien und enthält einen deutlich niedrigeren Anteil an schweren Elementen. Dort ist der Gehalt an Sauerstoff aber zu niedrig und das Gas im Mittel zu heiß, um messbare OVI-Absorption hervorzurufen.
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Ein Vergleich ergab, dass die aus den Simulationen erzeugten Spektren hervorragend mit den von Hubble beobachteten Spektren übereinstimmen. Daraus schließen die Forscher, dass die Simulationen die tatsächlichen Bedingungen im intergalaktischen Gas realistisch abbilden. Das aber bedeutet: Der überwiegende Anteil des warm-heißen intergalaktischen Gases kann mit heutigen Beobachtungsinstrumenten nicht nachgewiesen werden. Denn die Lyman-Alpha-Linien verschwinden durch das Aufheizen des Gases und die OVI-Linien sind durch galaktische Einflüsse verfälscht.
Dieses Resultat scheint zunächst ernüchternd, doch bringt es Klarheit für die Interpretation von neuen Absorptionsspektren. Diese werden derzeit mit dem neuen UV-Spektrografen COS am Hubble- Weltraumteleskop gewonnen. Überdies ergibt sich aus dieser Einsicht eine Vielzahl von weiterführenden Erkenntnissen, die die Zirkulationsprozesse von chemisch angereichertem Gas im Umfeld von Galaxien betreffen. Das Verständnis für die diffuse intergalaktische Gaskomponente im Universum wird davon profitieren. Und die Suche nach besseren Indizien für die Materieverteilung in den kosmologischen Gasfilamenten muss nun eben weitergehen.
Philipp Richter /DFG-Forschung
Stand: 06.07.2012
