Kontakt

Hofmann, Florian
Hofmann, Florian
Postdoc
Telefon: +49 (0)89 30000-3951
Fax: +49 (0)89 30000-3569
Nandra, Kirpal
Nandra, Kirpal
geschäftsführender Direktor
Telefon: +49 (0)89 30000-3401
Fax: +49 (0)89 30000-3569
Hämmerle, Hannelore
Hämmerle, Hannelore
Pressesprecher/in
Telefon: +49 (0)89 30000-3980
Fax: +49 (0)89 30000-3569

Originalveröffentlichung

1.
F. Hofmann, J. S. Sanders, K. Nandra, N. Clerc and M. Gaspari
7.1 keV sterile neutrino constraints from X-ray observations of 33 clusters of galaxies with Chandra ACIS

MPE News

Doch keine Hinweise auf sterile Neutrinos in Galaxienhaufen

5. September 2016

In vergangenen Jahren entwickelte sich eine hitzige Debatte unter Astronomen: Einige Autoren schienen eine nicht identifizierte Emissionslinie in den Spektren von Galaxienhaufen gesehen zu haben, die von so-genannten sterilen Neutrinos stammen könnte, die wiederum ein Kandidat für dunkle Materie sind. Andere Galaxienhaufen verfügten anscheinend nicht über eine derartige Linie; es konnte aber auch nicht mit Sicherheit ausgeschlossen werden. Eine aktuelle Analyse von Archivdaten des Chandra-Röntgenobservatoriums von 33 Galaxienhaufen zeigt nun keinerlei Anzeichen dieser Linie und liefert strenge Obergrenzen für die Eigenschaften dieser dunklen Materie.

<p>Dieses Bild zeigt den "Bullet Cluster" im Röntgenlicht. Neben 32 anderen wurde dieser Galaxienhaufen in der jüngsten Studie neu analysiert.</p> Bild vergrößern

Dieses Bild zeigt den "Bullet Cluster" im Röntgenlicht. Neben 32 anderen wurde dieser Galaxienhaufen in der jüngsten Studie neu analysiert.

[weniger]

Mehrere Forschergruppen fanden Anzeichen für eine schwache, nicht identifizierte Emissionslinie in den Röntgenspektren der Andromeda-Galaxie sowie tiefen Beobachtungen von Galaxienhaufen. Diese Linie, bei einer Energie von 3.55keV, könnte durch den Zerfall von sogenannten sterilen Neutrinos erklärt werden, einem hypothetischen Teilchen, das als dunkle Materie-Kandidat vorgeschlagen wurde. Alle Hinweise bisher stammen von Beobachtungen mit dem XMM-Newton Satelliten, so dass eine Gruppe von Astronomen am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) sich entschlossen, Archivdaten des Chandra-Röntgenobservatoriums für Galaxienhaufen zu analysieren.

"Wir wollten herausfinden, ob nur eine bestimmte Art von Galaxienhaufen diese Linie zeigt, oder ob ein Zusammenhang mit Instrument-Effekten vorliegen könnte", erklärt Florian Hofmann, der Hauptautor der Studie. "Es war das erste Mal, dass diese Analyse mit tiefen Chandra-Beobachtungen von Galaxienhaufen durchgeführt wurde."

Die Analyse umfasste die leuchtkräftigsten 33 Galaxienhaufen, für die tiefe Beobachtungsdaten im Archiv verfügbar waren. Röntgenspektren wurden sowohl einzeln als auch für alle Haufen gemeinsam analysiert - und separat für die beiden Instrumente an Bord von Chandra. Bei jedem Spektrum wurde ein Modell an die Daten angepasst, um Beiträge von bereits bekannten Emissionslinien abziehen zu können und zusätzliche Emissionen zu finden.

<p>Diese Grafik zeigt das gemeinsame Röntgenspektrum aller 33 Galaxienhaufen in dieser Studie. Bei etwa 3.4keV und 3.9keV sind leichte Ausschläge zu erkennen, die bekannten Emissionslinien entsprechen. Bei 3.55keV ist keine erhöhte Emission feststellbar.</p> Bild vergrößern

Diese Grafik zeigt das gemeinsame Röntgenspektrum aller 33 Galaxienhaufen in dieser Studie. Bei etwa 3.4keV und 3.9keV sind leichte Ausschläge zu erkennen, die bekannten Emissionslinien entsprechen. Bei 3.55keV ist keine erhöhte Emission feststellbar.

[weniger]

"Keiner der einzelnen Haufen zeigt einen signifikanten Nachweis der möglichen Linie bei 3.55keV und wir finden auch in den kombinierten Haufenspektren keinen Hinweis auf eine solche Linie ", sagt Florian Hofmann. "Dies schließt nicht aus, dass sterile Neutrinos existieren, es setzt ihrem möglichen Beitrag zur Dunklen Materie aber enge Grenzen."

Eine aktuelle Studie mit dem HITOMI-Satelliten bestätigt diese Ergebnisse. Weitere Beobachtungen sind aber erforderlich um herauszufinden, ob diese Linie tatsächlich in großen Galaxien und Galaxienhaufen vorhanden ist und mehr über ihre Quelle zu erfahren. Alternative Erklärungen könnten eine Plasma-Emissionslinie des Gases im Galaxienhaufen oder ein Ladungsaustausch zwischen Plasmakomponenten bei unterschiedlichen Temperaturen sein.

 
loading content