Die Galaxie, der Strahl und das Schwarze Loch

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Bildcredit: NASA, JPL-Caltech, Event Horizon Telescope Collaboration

Beschreibung: Die helle elliptische Galaxie Messier 87 (M87) enthält das sehr massereiche Schwarze Loch auf dem historischen ersten Bild eines Schwarzen Lochs, das vom Event Horizon Telescope auf dem Planeten Erde aufgenommen wurde. M87 ist eine Riesin im etwa 55 Millionen Lichtjahre entfernten Virgo-Galaxienhaufen. Die große Galaxie wurde auf diesem Infrarotbild des Weltraumteleskops Spitzer in blauen Farbtönen gerendert.

M87 erscheint fast strukturlos und wolkenartig, doch das Spitzer-Bild zeigt Details der relativistischen Jets, die aus der Zentralregion der Galaxie schießen. Die Strahlen im Einschub rechts oben sind Tausende Lichtjahre lang. Der hellere Strahl rechts strömt in unsere Richtung und liegt in der Nähe unserer Sichtlinie. Gegenüber erzeugt ein unsichtbarer fortströmender Strahl eine Erschütterung, welche einen blassen Materiebogen beleuchtet.

Der Einschub rechts unten zeigt das historische Bild des Schwarzen Lochs, das sich im Zentrum der riesigen Galaxie und der relativistischen Strahlen befindet. Das sehr massereiche Schwarze Loch ist im Spitzer-Bild völlig unaufgelöst, es ist von einfallender Materie umgeben und liefert die gewaltige Energie, welche die relativistischen Strahlen aus dem Zentrum der aktiven Galaxie M87 treibt.

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Zwillingsgalaxien in Virgo

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Bildcredit und Bildrechte:  CHART32 Team, Bearbeitung: Johannes Schedler

Beschreibung: Das Spiralgalaxienpaar NGC 4567 und NGC 4568 teilt diese scharfe kosmische Aussicht mit der einsamen elliptischen Galaxie NGC 4564. Sie alle gehören zum großen Virgo-Galaxienhaufen. Das augenfällige Spiralpaar mit den klassischen Spiralarmen, Staubbahnen und Sternhaufen ist auch als Schmetterlingsgalaxien oder siamesische Zwillinge bekannt.

Die Galaxienzwillinge, die sehr nahe beisammenstehen, scheinen durch die Gezeitenkräfte nicht allzu verzerrt zu sein. Ihre riesigen Molekülwolken hingegen kollidieren bekanntlich und schüren wahrscheinlich die Entstehung massereicher Sternhaufen. Die Galaxienzwillinge sind ungefähr 52 Millionen Lichtjahre entfernt, ihre hellen Kerne sind vermutlich etwa 20.000 Lichtjahre voneinander entfernt. Die gezackten Vordergrundsterne liegen natürlich in unserer Milchstraße.

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Hüllen aus Sternen in der elliptischen Galaxie PGC 42871

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Bildcredit: Hubble Legacy Archive, NASA, ESA; Bearbeitung und Bildrechte: Domingo Pestana

Beschreibung: Wie wachsen Galaxien? Um das herauszufinden, wurde das Weltraumteleskop Hubble eingesetzt, um die ungewöhnliche elliptische Galaxie PGC 42871 abzubilden. Wie es zu den zahlreichen Hüllen aus Sternen um diese Galaxie kam, könnte Hinweise über ihre Entwicklung liefern. In die diffusen Hüllen sind massereiche Kugelsternhaufen eingebettet. Untersuchungen zeigen, dass diese Sterne während dreier unterschiedlicher Abschnitte entstanden sind.

Diese und andere Daten sind Hinweise, dass PGC 42871 in mindestens zwei galaktische Kollisionen verwickelt war, mindestens eine davon mit einer früheren Spiralgalaxie. Die verbleibende Spiralgalaxie ganz links ist gleich weit entfernt wie PGC 42871 und könnte an einigen Kollisionen beteiligt gewesen sein. PGC 42871 ist ungefähr 20.000 Lichtjahre groß und liegt etwa 270 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Zentaurus.

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ESO 137-001 entblättern

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Bildcredit: NASA, ESA, CXC

Beschreibung: Die Spiralgalaxie ESO 137-001 rast durch den massereichen Galaxienhaufen Abell 3627, der ungefähr 220 Millionen Lichtjahre entfernt ist. Die ferne Galaxie liegt in diesem farbenprächtigen Hubble-Chandra-Kompositbild hinter den Milchstraßensternen im Vordergrund des südlichen Sternbildes Südliches Dreieck. Da die Spirale mit fast 7 Millionen Kilometern pro Stunde dahinrast, werden Gas und Staub darin entfernt, wenn der Staudruck des heißen, dünnen Mediums im Galaxienhaufen stärker wird als die Gravitation in der Galaxie.

Anhand der Daten von Hubble im sichtbaren Licht ist klar erkennbar, dass im abgestreiften Material entlang der kurzen, nachziehenden blauen Schliere helle Sternhaufen entstanden sind. Chandras Röntgendaten zeigen die gewaltige Ausdehnung des aufgeheizten, abgestreiften Gases als diffuse Bahnen in dunklerem Blau, die sich über mehr als 400.000 Lichtjahre zum rechten unteren Rand ausdehnen. Der deutliche Verlust an Staub und Gas macht neue Sternbildung in dieser Galaxie schwierig. Im Bild liegt rechts neben ESO 137-001 eine gelbliche elliptische Galaxie, der es an Sterne bildendem Staub und Gas mangelt.

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Centaurus A

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Bildcredit und Bildrechte: CEDIC Team am Chilescope, BearbeitungBernhard Hubl

Beschreibung: Centaurus A ist nur 11 Millionen Lichtjahre entfernt und somit vom Planeten Erde aus gesehen die nächstgelegene aktive Galaxie. Diese scharfe Teleskopansicht zeigt die ungewöhnliche elliptische Galaxie, diese ist auch als NGC 5128 bekannt und umfasst mehr als 60.000 Lichtjahre.

Centaurus A ist offensichtlich das Ergebnis einer Kollision zweier normaler Galaxien, was zu einem fantastischen Durcheinander aus Sternhaufen und imposanten Staubbahnen führte. Nahe dem Galaxienzentrum werden ständig übrig gebliebene kosmische Trümmer von einem zentralen Schwarzen Loch mit Milliarden Sonnenmassen vernichtet. Wie in anderen aktiven Galaxien erzeugt dieser Prozess wahrscheinlich die Radio-, Röntgen- und Gammastrahlenenergie, die von Centaurus A abgestrahlt wird.

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Auswärtige Galaxien

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Bildcredit und Bildrechte: DatenHubble Legacy Archive, BearbeitungDomingo Pestana

Beschreibung: Diese atemberaubende Galaxiengruppe ist weit, weit weg – sie ist etwa 450 Millionen Lichtjahre vom Planeten Erde entfernt und als Galaxienhaufen Abell S0740 katalogisiert. Diese neu bearbeitete Ansicht des Weltraumteleskops Hubble zeigt eine beachtliche Auswahl an Galaxiengrößen und -formen mit nur wenigen gezackten Vordergrundsternen, die über das Feld verteilt sind.

Die große zentrale elliptische Galaxie (ESO 325-G004) tritt markant hervor. Die riesige elliptische Galaxie (rechts neben der Mitte) umfasst mehr als 100.000 Lichtjahre und enthält ungefähr 100 Milliarden Sterne, sie ist mit unserer Milchstraßenspiralgalaxie vergleichbar. Die Hubbledaten zeigen sogar bei diesen fernen Galaxien einen Reichtum an Details, einschließlich der Arme und Staubbahnen, Sternhaufen, Ringstrukturen und Gravitationslinsenbögen.

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Der Coma-Galaxienhaufen

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Bildcredit: Russ Carroll, Robert Gendler und Bob Frank; Dan Zowada Memorial Observatory

Beschreibung: Fast jedes Objekt auf diesem Foto ist eine Galaxie. Der hier gezeigte Coma-Galaxienhaufen ist einer der dichtesten Haufen, die wir kennen, er enthält Tausende Galaxien. Jede dieser Galaxien enthält Milliarden Sterne, genau wie unsere Milchstraße.

Obwohl er verglichen mit den meisten anderen Galaxienhaufen nahe liegt, braucht das Licht des Comahaufens immer noch Hunderte Millionen Jahre, bis es uns erreicht. Der Comahaufen ist so groß, dass Licht Millionen Jahre braucht, nur um von einer Seite bis zur anderen zu gelangen. Die meisten Galaxien in Coma und anderen Haufen sind elliptisch, während die meisten Galaxien außerhalb von Haufen spiralförmig sind. Die Natur von Comas Röntgenemissionen wird weiterhin untersucht.

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Die Galaxie NGC 474: Schalen und Sternströme

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Bildcredit: CFHT, Coelum, MegaCam, J.-C. Cuillandre (CFHT) und G. A. Anselmi (Coelum)

Beschreibung: Was geschieht mit der Galaxie NGC 474? Die vielfachen Emissions­schichten sind unerwartet und wirken seltsam komplex, da die elliptische Galaxie auf weniger detailreichen Bildern relativ strukturlos aussieht. Die Ursache der Hüllen ist derzeit unbekannt, möglicherweise handelt es sich um Gezeitenschweife und Überreste, die nach Aufnahme zahlreicher kleiner Galaxien in den vergangenen Milliarden Jahren übrig blieben.

Vielleicht aber sind die Hüllen ähnlich wie Wellen in einem Teich, und die noch andauernde Kollision mit der Spiralgalaxie über NGC 474 verursacht Dichtewellen, die sich im galaktischen Riesen ausbreiten.

Ungeachtet der tatsächlichen Ursache zeigt dieses Bild die zunehmende Einigkeit darüber, dass zumindest einige elliptische Galaxien in jüngster Vergangenheit entstanden sind, und dass die äußeren Höfe der meisten großen Galaxien nicht wirklich ebenmäßig sind, sondern vielschichtig, wegen häufiger Wechselwirkungen mit – und Einlagerung von – kleineren nahen Galaxien.

Der Hof um unsere Milchstraße ist ein Beispiel so einer unerwarteten Vielschichtigkeit. NGC 474 umfasst ungefähr 250.000 Lichtjahre und liegt zirka 100 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Fische (Pisces).

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NGC 4696: Fasern um ein Schwarzes Loch

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Bildcredit: NASA, ESA, Hubble, A. Fabian

Beschreibung: Was geschieht im Zentrum der elliptischen Galaxie NGC 4696? Auf diesem kürzlich veröffentlichten Bild des Weltraumteleskops Hubble wurden darin lange Tentakel aus Gas und Staub sehr detailreich abgebildet. Diese Fasern verlaufen anscheinend zur Zentralregion der Galaxie, die vermutlich von einem sehr massereichen Schwarzen Loch besetzt ist. Es gibt Hinweise, dass dieses Schwarze Loch Energie abzieht, die das umgebende Gas erhitzt, kühlere Fasern aus Gas und Staub ausstößt und die Sternbildung beendet. Diese Fasern werden von Magnetfeldern in Schwebe gehalten, scheinen dann auf spiralförmigen Bahnen zum zentralen Schwarzen Loch zu laufen und schließlich dieses zu umkreisen.

NGC 4696 ist die größte Galaxie im Zentaurus-Galaxienhaufen, der etwa 150 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Dieses Bild zeigt eine ungefähr 45.000 Lichtjahre breite Region.

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Die elliptische M60 und die Spirale NGC 4647

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Bildcredit und Bildrechte: NASA, ESA, Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Beschreibung: Die gewaltige elliptische Galaxie M60 und die Spiralgalaxie NGC 4647 sehen auf diesem scharfen kosmischen Porträt des Weltraumteleskops Hubble wie ein seltsames Paar aus. Doch sie befinden sich in einer Region des Weltraums, wo Galaxien sich häufig ansammeln: der östlichen Seite des nahen Virgo-Galaxienhaufens. Die einfachere Eiform der hellen, etwa 54 Millionen Lichtjahre entfernten M60 entsteht durch ihre willkürlich wandernden älteren Sterne, während junge, blaue Sterne, Gas und Staub in NGC 4647 zu gewundenen Armen gebündelt sind, die in einer flachen Scheibe rotieren. Die Spirale NGC 4647 ist wahrscheinlich weiter entfernt als M60 – ungefähr 63 Millionen Lichtjahre. Das Galaxienpaar ist auch als Arp 116 bekannt und könnte kurz vor einer wichtigen gravitationsbedingten Begegnung stehen. M60 (alias NGC 4649) ist etwa 120.000 Lichtjahre groß. Die kleinere NGC 4647 umfasst zirka 90.000 Lichtjahre und ist somit ungefähr gleich groß wie unsere Milchstraße.

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Galaxie NGC 474: kosmischer Mixer

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Bildcredit und Bildrechte: P.-A. Duc (CEA, CFHT), Atlas 3D Collaboration

Beschreibung: Was geschieht mit der Galaxie NGC 474? Die mehrlagigen Emissionsschichten erscheinen seltsam komplex und unerwartet angesichts der relativ strukturlosen Erscheinung der elliptischen Galaxie in weniger gut aufgelösten Bildern. Die Ursache der Schalen ist derzeit unbekannt, aber vielleicht entstanden die Gezeitenschweife aus Rückständen, die von der Aufnahme zahlreicher kleiner Galaxien im Lauf der vergangenen Milliarden Jahre übrig sind. Die Schalen könnten aber auch Wellen in einem Teich ähneln, in dem die immer noch andauernde Kollision mit der Spiralgalaxie knapp über NGC 474 Dichtewellen verursacht, welche den galaktischen Riesen kräuseln. Unabhängig von der tatsächlichen Ursache betont das obige Bild auf dramatische Weise die zunehmende Einigkeit, dass sich zumindest einige elliptische Galaxien in jüngerer Vergangenheit gebildet haben, und dass die äußeren Hüllen der meisten großen Galaxien nicht wirklich glatt sind, sondern vielschichtig, was durch regelmäßige Wechselwirkungen mit – sowie Einlagerung von – kleineren, nahe gelegenen Galaxien ausgelöst wird. Der Hof unserer eigenen Galaxis, der Milchstraße, ist ein Beispiel einer solchen unerwarteten Komplexität. NGC 474 hat einen Durchmesser von etwa 250.000 Lichtjahren und steht zirka 100 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Fische (Pisces).

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