Studium von Radio-Relikten um Galaxienhaufhen in Kosmologischen Simulationen und Vergleich mit Beobachtungen

• Antragsteller: Sebastian Nuza, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 247813774

Das Ziel dieses Projekts ist die Untersuchung von Radiorelikten mit Hilfe von Beobachtungen und kosmologischen Simulationen. Es wird vermutet, dass Radio Relikte entstehen wenn sich Galaxienhaufen zusammenschließen. Aus diesem Grund planen wir Simulationen einer großen Anzahl von Galaxienhaufen, eingebettet in einer großräumigen kosmologischen Umgebung. Das erlaubt uns realistische Entstehungsszenarien von Galaxienhaufen inklusive ihrer Substrukturen zu simulieren, die über das simplifizierte Modell der Verschmelzung zweier Galaxienhaufenmodelle hinausgehen. Um hohe Auflösungen zu erreichen, werden wir aus einer großen kosmologischen Umgebung Galaxienhaufen auswählen und diese dann höher aufgelöst mit unterschiedlichen Methoden (z.B. SPH, VPH, AMR) resimulieren. Auf diese Weise werden wir in der Lage sein mögliche Unterschiede aufgrund der verwendeten Hydrodynamik Methode einzuschätzen. Dies ist wichtig, da die diffuse Radiometrien unter anderem von der Machzahl des geschockten Gases abhängt. Mit Hilfe von physikalisch motivierten nicht-thermischen Radioemmisionsmodellen werden wir untersuchen in welchen astrophysikalischen Situationen Radiorelikte entstehen. Da die Stärke des Magnetfelds in unseren Modellen eine wesentliche Annahme darstellt, werden wir auch einige Galaxienhaufen mit einem SPH-basierten MHD Ansatz simulieren. Dabei wird das Magnetfeld selbstkonsistent in der jeweiligen großräumigen kosmologischen Umgebung simuliert. Später werden wir diese Magnetfelder mit kleinskaligen verwickelten Magnetfeldmodellen kombinieren um die Polarisation bzw.. Depolarisation, und Rotation der Polarisationsrichtung in unseren nicht im thermischen Gleichgewicht befindlichen Simulationen mit verfügbaren Beobachtungsdaten zu vergleichen. Um mehr Einsicht in die physikalischen Prozesse dieser Systeme zu bekommen werden wir dieses große Ensemble von simulierten Galaxienhaufen außerdem dazu nutzen um den Einfluss von Verschmelzungsparametern auf die maximale Luminosität der Radiorelikte, die Struktur der hydrodynamischen Schocks, die Machzahlen sowie die resultierenden Abhängigkeiten von z.B. der Luminosität der Röntgen- mit der der Radiostrahlung. In den nächsten Jahren werden Radioteleskope eine große Anzahl von Radiorelikte beobachten für die ein undierter theoretischer Rahmen noch fehlt. Deswegen werden wir Vorhersagen für die Luminositätsfunktion von Radiorelikten in Abhängigkeit von Verschmelzungsparametern machen. Durch unserer Herangehensweise werden wir Rückschlüsse über die statistischen Eigenschaften von zukünftigen großräumigen Radiorelikt Beobachtungen zu treffen, unabhängig von den jeweiligen Beobachtungskonfigurationen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Spanien
• Beteiligte Personen: Professor Dr. Klaus Dolag; Dr. Matthias Hoeft; Professor Dr. Matthias Steinmetz; Professor Dr. Gustavo Yepes