Verlorene Milchstraße: Kollision mit Andromeda steht bevor

Das Bild ist ein Grafik-Komposit, es zeigt die Andromeda-Galaxie Messier 31 im Anflug auf unsere Milchstraße, mit der sie in etwa 4,5 Milliarden Jahren kollidieren wird.

Bildcredit: NASA, ESA, Z. Levay und R. vun der Marel (STScI), T. Hallas und A. Mellinger

Kollidiert unsere Milchstraße eines Tages mit ihrer größeren Nachbarin, der Andromedagalaxie? Ja, wahrscheinlich. Wenn man auf aktuellen Bildern des Weltraumteleskops Hubble leichte Verschiebungen der Sterne in M31 vor den Hintergrundgalaxien sorgfältig vermisst, lässt das vermuten, dass das Zentrum von M31 auf direktem Kollisionskurs mit dem Zentrum unserer Heimatgalaxie sein könnte.

Die Abweichungen der Seitwärtsgeschwindigkeit reichen anscheinend für eine gute Chance, dass die zentralen Teile der beiden Galaxien einander geringfügig verfehlen, doch sie kommen einander nahe genug, dass ihre äußeren Halos gravitativ verbunden werden. Wenn das geschieht, werden die beiden Galaxien verbunden, tanzen umeinander, verschmelzen schließlich und werden – im Laufe von Milliarden Jahren – zu einer großen elliptischen Galaxie.

Diese Kombination an Bildern zeigt den Himmel einer Welt (der Erde?) in ferner Zukunft, wenn die äußeren Teile der Galaxien zu kollidieren beginnen. Die genaue Zukunft unserer Milchstraße und der ganzen umgebenden Lokalen Gruppe bleibt wohl in den nächsten Jahren ein aktives Forschungsthema.

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NGC 1316: Nach der Kollision von Galaxien

Das Bild zeigt die Galaxie NGC 1316 - auch bekannt als Fornax A - im Sternbild Chemischer Ofen, die offenbar die Galaxie NGC 1317 rechts oben verschlingt.

Bildcredit und Bildrechte: Aufnahme: Greg Turgeon; Bearbeitung: Kiko Fairbairn

Astronomen werden zu Detektiven beim Versuch, die Ursache für faszinierende Anblicke wie NGC 1316 herauszufinden. Untersuchungen zeigen, dass die gewaltige elliptische Galaxie NGC 1316 vor etwa 100 Millionen Jahren begann, die kleinere benachbarte Spiralgalaxie NGC 1317 rechts oben zu verschlingen. Die dunklen Staubbahnen, die für eine Spiralgalaxie charakteristisch sind, sowie blasse Wirbel und Hüllen aus Sternen und Gas auf diesem weitläufigen, detailreichen Bild sind ein klarer Hinweis.

Ein ungeklärtes Detail sind die ungewöhnlich kleinen Kugelsternhaufen, die als blasse Punkte im Bild zu sehen sind. Die meisten elliptischen Galaxien haben mehr und hellere Kugelsternhaufen als NGC 1316. Die hier beobachteten Kugelsternhaufen sind jedoch zu alt, als dass sie bei der jüngsten Galaxienkollisionen entstanden sein könnten.

Eine Hypothese dazu besagt, dass diese Kugelsternhaufen Überlebende von einer noch älteren Galaxie sind, die von NGC 1316 verschlungen wurde. Ein weiteres überraschendes Merkmal von NGC 1316, die auch als Fornax A bekannt ist, sind ihre riesigen Lappen aus Gas, die im Radio-Wellenlängen hell leuchten.

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NGC 3521: Galaxie in einer Blase

Die Spiralgalaxie NGC 3521 im Sternbild Löwe ist 50.000 Lichtjahre von uns entfrnt.

Bildcredit und Bildrechte: Mark Hanson und Mike Selby

Die prächtige Spiralgalaxie NGC 3521 ist an die 35 Millionen Lichtjahre entfernt und befindet sich im nördlichen Frühlingssternbild Löwe. NGC 3521 leuchtet am Himmel des Planeten Erde relativ hell und ist schon mit kleinen Teleskopen gut sichtbar. Trotzdem wird sie von Hobbyfotograf*innen zugunsten anderer Spiralgalaxien im Löwen wie M66 und M65 oft übergangen. Auf diesem farbenprächtigen kosmischen Porträt ist sie jedoch sehr präsent.

Die Galaxie umfasst etwa 50.000 Lichtjahre und besitzt typische fleckige, unregelmäßige Spiralarme, die von Staub, rosaroten Sternbildungsregionen und Haufen aus jungen blauen Sternen gesäumt sind. Auf diesem detailreichen Bild ist NGC 3521 in blasse, riesige blasenähnliche Hüllen eingebettet. Die Hüllen bestehen wahrscheinlich aus Gezeitentrümmern, das sind Sternströme, die aus Begleitgalaxien herausgerissen wurden, als diese in der fernen Vergangenheit mit NGC 3521 verschmolzen sind.

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Die Antennen erforschen

Die beiden Galaxien NGC 4038 und NGC 4039 kollidieren, sie sind als Arp 244 katalogisiert und werden Antennen genannt.

Bildcredit und Bildrechte: Dietmar Hager, Eric Benson

Beschreibung: Im südlichen Sternbild Rabe (Corvus) kollidieren zwei etwa 60 Millionen Lichtjahre entfernte große Galaxien. Im Zuge des schwerfälligen Kataklysmus, der Hunderte Millionen Jahre dauert, kollidieren nur selten Einzelsterne in den beiden Galaxien, die als NGC 4038 und NGC 4039 katalogisiert sind. Doch die großen Wolken aus molekularem Gas und Staub in den Galaxien kollidieren häufig und lösen nahe dem Zentrum der kosmischen Karambolage gewaltige Episoden an Sternbildung aus.

Diese faszinierende Aufnahme umfasst mehr als 500.000 Lichtjahre, es zeigt auch neue Sternhaufen und Materie, die durch Gezeitenkräfte weit vom Kollisionsort fortgeschleudert wurde. Das bemerkenswert scharfe, am Boden aufgenommene Bild kombiniert 88 Stunden Aufnahmezeit von 2012 bis 2021 und zeigt die zarten Gezeitenschweife sowie ferne Galaxien im Hintergrund.

Die vielsagende visuelle Gesamterscheinung der ausgedehnten bogenförmigen Strukturen verleihen dem Galaxienpaar, das auch als Arp 244 bekannt ist, seinen landläufigen Namen: die Antennen.

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Stephans Quintett

Stephans Quintett mit den wechselwirkenden Galaxien NGC 7319, 7318A, 7318B und 7317.

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble-Beobachtungsarchiv; Bearbeitung und Bildrechte: Bernard Miller

Beschreibung: Stephans Quintett ist hier eindrucksvoll abgebildet, es ist die erste kompakte Galaxiengruppe, die erste als solche erkannt wurde. Die Daten, aus denen das Bild erstellt wurde, stammen aus dem umfangreichen Beobachtungsarchiv von Hubble.

Nur vier dieser fünf Galaxien sind etwa 300 Millionen Lichtjahre entfernt und befinden sich in einem kosmischen Tanz wiederholter naher Begegnungen. Die Außenseiterin ist jedoch leicht erkennbar. Die wechselwirkenden Galaxien NGC 7319, 7318A, 7318B und 7317 haben einen gelblichen Farbstich. Sie neigen auch zu verzerrten Schlingen und Schweifen, die unter dem Einfluss der zerstörerischen gravitationsbedingten Gezeiten entstanden sind. Die vorwiegend bläuliche Galaxie NGC 7320 liegt näher, sie ist nur 40 Millionen Lichtjahre entfernt und gehört nicht zur wechselwirkenden Gruppe.

Stephans Quintett liegt im hoch fliegenden Sternbild Pegasus. Das Bildfeld umfasst in der geschätzten Entfernung des Quartetts wechselwirkender Galaxien etwa 500.000 Lichtjahre. Doch rechts oben knapp außerhalb des Feldes fanden Astronom*innen eine weitere Galaxie, NGC 7320C, die ebenfalls 300 Millionen Lichtjahre entfernt ist. Mit ihr steigt das wechselwirkende Quartett zum Quintett auf.

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NGC 3314: überlappende Galaxien

Das Hubblebild zeigt zwei überlappende Galaxien - NGC 3314 im Sternbild Wasserschlange.

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble; Bearbeitung und Bildrechte: William Ostling (The Astronomy Enthusiast)

Beschreibung: Warum ruft die nähere Galaxie keinen Gravitationslinseneffekt bei der hinteren Galaxie hervor? Das tut sie, aber weil die Galaxien so nahe beieinander liegen, ist die Winkelverschiebung der Galaxien kleiner als ihre Winkelgröße.

Dieses Hubblebild von NGC 3314 zeigt zwei große Spiralgalaxien, die zufällig genau auf einer Linie stehen. Die Galaxie NGC 3314a im Vordergrund mit ihrer Windradform und ihren jungen, hellen Sternhaufen ist fast genau von oben sichtbar. Anders als die helle Hintergrundgalaxie NGC 3314b sieht man jedoch auch dunkle, wirbelnde interstellare Staubbahnen, welche die Struktur der näheren Spirale nachzeichnen. Beide Galaxien liegen am Rand des etwa 200 Millionen Lichtjahre entfernten Hydra-Galaxienhaufens.

Verzerrungen durch Gravitationslinsen sind leichter erkennbar, wenn die Linsengalaxie kleiner und weiter entfernt ist. Dann kann die Galaxie im Hintergrund sogar einen Ring um die nähere Galaxie bilden. Kurze Gravitationslinsenblitze durch Sterne in der Vordergrundgalaxie, die das Licht von Sternen in der Hintergrundgalaxie kurzzeitig verstärken, können bei künftigen Beobachtungskampagnen mit hochauflösenden Teleskopen sichtbar werden.

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NGC 4676: Wenn Mäuse kollidieren

NGC 4676 liegt etwa 300 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Haar der Berenike (Coma Berenices).

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble; Bearbeitung und Bildrechte: William Ostling (The Astronomy Enthusiast)

Beschreibung: Diese beiden mächtigen Galaxien reißen sich gegenseitig auseinander. Sie sind wegen ihrer langen Schweife als „die Mäuse“ bekannt, und wahrscheinlich hat bereits jede der beiden Spiralgalaxien die andere durchquert. Die langen Schweife entstehen durch den relativen Unterschied zwischen der Anziehungskraft im nahen und im fernen Bereich jeder Galaxie. Weil die Entfernungen so groß sind, verläuft die kosmische Wechselwirkung in Zeitlupe – sie dauert viele Hunderte Millionen Jahre.

NGC 4676 liegt etwa 300 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Haar der Berenike (Coma Berenices) und gehören wahrscheinlich zum Coma-Galaxienhaufen. Das Bild wurde 2002 mit der verbesserten Kamera für Himmelsdurchmusterung des Weltraumteleskops Hubble aufgenommen.

Die galaktischen Mäuse kollidieren wahrscheinlich im Laufe der nächsten Milliarden Jahre immer wieder, sodass sie, statt sich gegenseitig zu zerreißen, zu einer einzigen Galaxie verschmelzen werden.

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NGC 520: Kollidierende Galaxien von Hubble

Das Weltraumteleskop Hubble zeigt ein Porträt der Galaxie NGC 520 im Sternbild Fische.

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble; Bearbeitung und Bildrechte: William Ostling (The Astronomy Enthusiast)

Beschreibung: Ist das eine Galaxie oder sind es zwei? Das Durcheinander aus Sternen, Gas und Staub in NGC 520 besteht vermutlich aus den Überresten zweier einzelner Scheibengalaxien. Ein wichtiger Bestandteil von NGC 520 ist – wie dieses Bild des Weltraumteleskops Hubble sehr detailreich zeigt – ein Band aus komplex verschlungenem Staub, das senkrecht entlang des Rückgrats der kollidierenden Galaxien abwärts läuft.

Eine ähnlich aussehende Kollision ist in wenigen Milliarden Jahren zu erwarten, wenn unsere Milchstraßenscheibe mit unserer großen benachbarten Galaxienscheibe in Andromeda (M31) kollidiert. Die Kollision, bei der NGC 520 entstand, begann vor zirka 300 Millionen Jahren.

NGC 520 ist auch als Arp 157 bekannt, sie ist etwa 100 Millionen Lichtjahre entfernt, umfasst ungefähr 100.000 Lichtjahre und ist mit einem kleinen Teleskop im Sternbild Fische (Pisces) zu sehen. Die Geschwindigkeiten der Sterne in NGC 520 sind zwar hoch, doch die Entfernungen sind so gewaltig, dass das kämpfende Paar seine Form sicherlich nicht zu unseren Lebenszeiten merklich ändern wird.

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M51: Die Strudelgalaxie

Das Galaxienpaar Messier 51, auch NGC 5194 und NGC 5195, im Sternbild Jagdhunde unter dem Großen Wagen.

Bildcredit und Bildrechte: Josep Drudis

Beschreibung: Sucht den Großen Wagen und folgt der Deichsel vom Kasten aus, bis ihr zum letzten hellen Stern gelangt. Wenn ihr nun euer Teleskop ein bisschen südwestlich schiebt, gelangt ihr zu diesem faszinierenden Paar wechselwirkender Galaxien, dem 51. Eintrag in Charles Messiers berühmtem Katalog.

Die große Galaxie mit klar definierter Spiralstruktur ist vielleicht der ursprünglichste Spiralnebel, sie ist auch als NGC 5194 katalogisiert. Ihre Spiralarme und Staubbahnen verlaufen eindeutig vor ihrer Begleitgalaxie NGC 5195 (oben).

Das Paar ist ungefähr 31 Millionen Lichtjahre entfernt und liegt offiziell innerhalb der Grenzen des kleinen Sternbildes Jagdhunde (Canes Venatici). M51 wirkt zwar für das Auge blass und verschwommen, doch detailreiche Bilder wie dieses zeigen ihre markanten Farben und die galaktischen Gezeitentrümmer.

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Die Ringgalaxie AM 0644-741

Die Ringgalaxie AM 0644-741 liegt etwa 300 Millionen Lichtjahre entfernt im südlichen Sternbild Fliegender Fisch (Volans).

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble, HLA; Bearbeitung: Jonathan Lodge

Beschreibung: Der Rand der großen blauen Galaxie rechts ist eine riesige, ringartige, 150.000 Lichtjahre große Struktur, die aus neu entstandenen, extrem hellen massereichen Sternen besteht. AM 0644-741 ist als Ringgalaxie bekannt und entstand durch eine gewaltige Galaxienkollision.

Wenn Galaxien kollidieren, durchdringen sie sich gegenseitig, doch ihre Einzelsterne kommen selten in Kontakt. Die Ringform der Galaxie ist das Ergebnis der gravitationsbedingten Störung, hervorgerufen durch eine kleine Galaxie, als sie die Galaxie passierte. Wenn so etwas geschieht, werden interstellares Gas und Staub komprimiert. Dadurch wandert eine Stoßfront an Sternbildung vom Einschlagpunkt auswärts wie eine Welle über die Oberfläche eines Teichs.

Die anderen Galaxien im Sichtfeld liegen im Hintergrund, die  nicht mit AM 0644-741 wechselwirken. Die gezackten Sterne im Vordergrund liegen weit innerhalb unserer Milchstraße. Die kleinere eindringende Galaxie befindet sich rechts nahe am oberen Rand des Bildes, das mit dem Weltraumteleskop Hubble aufgenommen wurde.

Die Ringgalaxie AM 0644-741 liegt etwa 300 Millionen Lichtjahre entfernt im südlichen Sternbild Fliegender Fisch (Volans).

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Wenn Schwarze Löcher kollidieren


Videocredit und -rechte: Simulating Extreme Spacetimes Collaboration

Beschreibung: Was passiert, wenn zwei Schwarze Löcher kollidieren? Dieses extreme Szenario passiert in den Zentren vieler verschmelzender Galaxien und in Mehrfachsternsystemen. Dieses Video zeigt eine Computeranimation der Endphase so einer Verschmelzung und veranschaulicht die Gravitationslinseneffekte, die am Sternenfeld im Hintergrund auftreten würden.

Die schwarzen Regionen markieren die Ereignishorizonte des dynamischen Duos, während ein darum herum verlaufender Ring aus sich verschiebenden Hintergrundsternen die Position ihres gemeinsamen Einsteinrings anzeigt. Von allen Hintergrundsternen sind Bilder nicht nur außerhalb dieses Einsteinrings sichtbar, sondern jeweils auch ein oder mehrere Begleitbilder im Inneren.

Am Ende verschmelzen die beiden Schwarzen Löcher. Heute wissen wir, dass das Endstadium so einer Verschmelzung heftige Gravitationsstrahlung erzeugt, die eine neue Sichtweise auf unser Universum bietet.

Diese Woche ist Schwarze-Löcher-Woche der NASA

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