Schlagwort: Dunkle Materie

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Die geflockte Spiralgalaxie NGC 4414

Siehe Erklärung. Ein Klick auf das Bild lädt die höchstaufgelöste verfügbare Version.

Bildcredit: NASA, ESA, W. Freedman (U. Chicago) et al. und das Hubble-Nachlass-Team (AURA/STScI), SDSS;  Bearbeitung: Judy Schmidt

Wie viel Masse ist in flockigen Spiralen versteckt? Dieses Bild zeigt die wolkige Spiralgalaxie NGC 4414 in Echtfarben. Es wurde mit dem Weltraumteleskop Hubble fotografiert und soll diese Frage beantworten. Wolkige Spiralen sind Galaxien ohne klar definierte Spiralarme. Sie sind eine häufige Galaxienart. NGC 4414 ist eine der nächstgelegenen.

Sterne und Gas beim sichtbaren Rand von Spiralgalaxien umkreisen das Zentrum rasend schnell. Es muss eine große Menge unsichtbarer Dunkler Materie vorhanden sein, die diese Galaxien durch Gravitation zusammenhält.

Wenn wir verstehen, wie Materie und Dunkle Materie in NGC 4414 verteilt sind, hilft das, den Rest dieser Galaxie zu kalibrieren. Davon abgeleitet kann man alle flockigen Spiralen besser berechnen. Wenn man weiters die Entfernung zu NGC 4414 genau bestimmt, kann man damit die kosmologische Entfernungsskala im gesamten sichtbaren Universum eichen.

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Hubble zeigt die Sonnenblumengalaxie M63

Das Zentrum der Sonnenblumengalaxie M63 erinnert hier an einen kosmischen Mahlstrom. Die Spiralarme sind von dunklen Staubwolken akzentuiert und von blauen Sternhaufen gesprenkelt. In der Mitte leuchtet die Galaxie gelb.

Bildcredit: ESA, NASA, Hubble

Die Sonnenblumengalaxie M63 ist eine der helleren Spiralgalaxien am nördlichen Himmel. Sie ist auch als NGC 5055 katalogisiert. Mit einem kleinen Teleskop findet man sie im Sternbild Jagdhunde (Canes Venatici). Dieses Bild des Weltraumteleskops Hubble zeigt das Zentrum von M63 mit langen, gewundenen Spiralarmen.

Das blaue Leuchten stammt von wenigen hellen, jungen Sternen. Die Emissionsnebel aus ionisiertem Wasserstoff leuchten rötlich. Dazwischen liegen viele Fasern aus dunklem Staub. Es gibt Wechselwirkungen durch Gravitation zwischen M63, M51 (der Strudelgalaxie) und mehreren kleineren Galaxien. Licht braucht ungefähr 35 Millionen Jahre von M63 bis zu uns. Quer durch die Spiralgalaxie braucht das Licht 60.000 Jahre.

Die Sterne in den äußeren Regionen der Sonnenblumengalaxie kreisen so schnell um das Zentrum, dass sie angesichts der sichtbaren Materie in den Weltraum hinausfliegen müssten, wenn man normale Gravitation voraussetzt. Doch die Sterne bleiben in der Galaxie. Das ist ein Hinweis auf eine unsichtbare Dunkle Materie. Sie hält die Sterne durch Gravitation zurück.

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Galaxienhaufen Abell S1063 und jenseits davon

Zwischen den Galaxien des Haufens Abell S1063 im Sternbild Kranich verlaufen gekrümmte blaue Bögen. Es sind Bilder von Galaxien, die viel weiter entfernt sind. Die Bögen entstehen durch den Gravitationslinseneffekt.

Bildcredit: NASA, ESA, Jennifer Lotz (STScI)

Die Galaxien im massereichen Haufen Abell S1063 sind etwa 4 Milliarden Lichtjahre entfernt. Diese scharfe Aufnahme stammt vom Weltraumteleskop Hubble. Die Galaxien sind dicht gedrängt. Doch die blassen bläulichen Bögen sind vergrößerte Bilder von Galaxien, die weit hinter Abell S1063 liegen. Ihr Licht wäre ohne Abell S1063 nicht entdeckt worden. Sie sind etwa doppelt so weit entfernt.

Die Masse von Abell S1063 beträgt ungefähr 100 Billionen Sonnenmassen, doch sie ist großteils unsichtbar. Durch diese Masse werden die weiter entfernten Galaxien vergrößert und verzerrt. Man kennt das als Gravitationslinseneffekt. Er bietet einen interessanten, flüchtigen Blick auf Galaxien im frühen Universum. Die Verzerrung entsteht durch die gekrümmte Raumzeit. Diese wurde vor hundert Jahren erstmals von Einstein vorhergesagt. Das Bild von Hubble ist Teil von Frontier Fields, einem Programm, das die letzte Grenze erforschen soll.

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SDP.81 – eine Galaxie mit Einsteinring

In der Mitte schimmert ein blauer Fleck, er ist eine Galaxie, die durch ihre Gravitation das Bild einer weiter entfernten Galaxie wie einen Bogen um sich krümmt.

Bildcredit: Y. Hezaveh (Stanford) et al., ALMA (NRAO/ESO/NAOJ), NASA/ESA Weltraumteleskop Hubble

Kann sich eine Galaxie hinter einer anderen verstecken? Nicht im Fall von SDP.81. Die Galaxie im Vordergrund wurde mit dem Weltraumteleskop Hubble fotografiert. Sie ist blau dargestellt und verhält sich wie eine riesige Gravitationslinse, die das Licht einer Galaxie dahinter um sich herum krümmt. So wird diese sichtbar.

Die hinten gelegene Galaxie ist rot dargestellt. Sie wurde vom Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in Radiowellenlängen abgebildet. Die Ausrichtung ist so präzise, dass das Bild der fernen Galaxie zu einer Art Teilring um die Vordergrundgalaxie gekrümmt ist. Solche Gebilde werden als Einsteinring bezeichnet.

Wenn man die Verzerrung durch die Gravitationslinse genau analysiert, zeigt sich, dass eine kleine, dunkle Begleitgalaxie zur Ablenkung beiträgt. Das ist ein weiterer Hinweis, dass viele Begleitgalaxien ziemlich schwach sind und von Dunkler Materie beeinflusst werden. Die kleine Galaxie ist der kleine weiße Punkt links. Der Einsteinring ist zwar nur ein paar Bogensekunden breit. Er ist in Wirklichkeit Zigtausende Lichtjahre groß.

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Das Lächeln der Gravitation

Mitten im Bild grinst ein violettes Gesicht aus Galaxien. Es ist von Bögen eingerahmt. Die Bögen sind die verzerrten Bilder von Galaxien, die weit dahinter liegen.

Bildcredit: Röntgen – NASA / CXC / J. Irwin et al.; Optisch – NASA/STScI

Die allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein wurde diesen Monat vor 100 Jahren veröffentlicht. Sie sagte den Effekt der Gravitationslinsen vorher. Hier sehen wir ferne Galaxien durch die Spiegel der Weltraumteleskope Chandra und Hubble im Röntgenbereich und in sichtbarem Licht. Der Effekt der Gravitationslinsen verleiht diesen Galaxien eine seltsame Erscheinung.

Die beiden großen elliptischen Galaxien gehören einer Gruppe mit dem Spitznamen Grinsekatzen-Galaxiengruppe. Sie sind von verräterischen Bögen umrahmt. Die Bögen sind optische Bilder weit entfernter Galaxien im Hintergrund. Sie werden durch die Gravitation der gesamten Masse der Gruppe, die im Vordergrund liegt, gekrümmt. In der vorne liegenden Gruppe befindet sich Dunkle Materie.

Die beiden großen elliptischen Galaxien, die die „Augen“ bilden, sind die hellsten Mitglieder der Gruppe. Sie verschmelzen miteinander. Ihre jeweilige Stoßgeschwindigkeit beträgt fast 1350 km/s, sie erhitzt Gas auf Millionen Gad Celsius. Dabei entsteht das violett gefärbte Röntgenlicht. Seid ihr neugierig auf die verschmelzenden Galaxien? Die Grinsekatzen-Gruppe lächelt 4,6 Milliarden Lichtjahre entfernt im Sternbild Großer Bär.

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Der Galaxienhaufen CL0024+1654 biegt und bricht Bilder

Mitten im Bild ist eine Ansammlung ellliptischer, gelb leuchtender Galaxien. Außen herum sind blaue Bögen angeordnet, die wohl alle zu derselben Galaxie im Hintergrund gehören. Das ganze Bild ist voller Galaxien.

Bildcredit: NASA, ESA, H. Lee und H. Ford (Johns Hopkins U.)

Was sind diese seltsamen blauen Objekte? Viele der hellsten blauen Bilder stammen von einer einzigen ungewöhnlichen Galaxie. Sie ist blau und ringähnlich. Sie wirkt, als wäre sie mit Perlen besetzt. Zufällig liegt sie hinter einem riesigen Galaxienhaufen. Hier erscheinen die Haufengalaxien typischerweise gelb. Zusammen mit der Dunklen Materie im Haufen bilden sie eine Gravitationslinse.

Eine Gravitationslinse kann mehrere Bilder einer Galaxie erzeugen, die weit dahinter liegt. Es funktioniert ähnlich wie die vielen Lichtpunkte, die man sieht, wenn man eine ferne Straßenlampe durch ein Weinglas betrachtet. Die Galaxie im Hintergrund entsteht vielleicht gerade erst. Die markante Form führte zu dem Schluss, dass ihre Einzelbilder – vom Zentrum des Haufens aus gesehen – auf 4, 10, 11 und 12 Uhr stehen.

Mitten im Haufen ist ein blauer Fleck. Er ist wahrscheinlich ein weiteres Bild derselben dahinter liegenden Galaxie. Eine aktuelle Untersuchung besagt, dass wir mindestens 33 Bilder von 11 verschiedenen Galaxien im Hintergrund unterscheiden können.

Der Galaxienhaufen CL0024+1654 wurde im November 2004 vom Weltraumteleskop Hubble abgebildet.

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Im Zentrum des Virgohaufens

Der Virgo-Galaxienhaufen ist am Himmel relativ groß. Hier sid die hellsten Galaxien im Bild verteilt, die sich darin befinden. Dazwischen leuchten dünn verteilte Sterne.

Bildcredit: NASA/ESA/ESO/NAOJ/G. Paglioli; Bildrechte: R. Colombari/G. Paglioli

Der Virgo–Galaxienhaufen hat am Himmel einen Winkeldurchmesser von 5 Grad. Er ist also etwa 10-mal so breit wie der Vollmond. Sein Zentrum ist ungefähr 70 Millionen Lichtjahre entfernt. Damit ist er der nächstgelegene Galaxienhaufen in der Umgebung unserer Milchstraße.

Der Virgohaufen enthält mehr als 2000 Galaxien. Er übt einen merklichen Gravitationssog auf die Galaxien der Lokalen Gruppe um unsere Milchstraße aus. Der Haufen enthält nicht nur Galaxien voller Sterne, sondern auch Gas, das so heiß ist, dass es im Spektralbereich von Röntgen leuchtet. Die Bewegung der Galaxien in und um den Haufen zeigt, dass sie wohl mehr Dunkle Materie enthalten als sichtbare Materie, die wir direkt beobachten.

Oben ist die Mitte des Virgohaufens abgebildet. Sie enthält helle Messier-Galaxien wie Markarjans Augen links oben, M86 rechts über der Mitte oder M84 ganz rechts. Die Spiralgalaxie NGC 4388 befindet sich rechts unten.

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Polarring-Galaxie NGC 660

Der Polarring der Galaxie NGC 660 im Sternbild Fische ist größer als die Galaxienscheibe selbst. Er enthält viele rötliche Sternbildungsregionen.

Bildcredit: Gemini-Observatorium, AURA, Travis Rector (Univ. Alaska Anchorage)

Dieser kosmische Schnappschuss zeigt NGC 660. Er ist ein scharfes Kompositbild aus Daten des Teleskops Gemini Nord auf dem Mauna Kea. Die Daten wurden mit Breit- und Schmalbandfiltern fotografiert. NGC 660 schwimmt mehr als 20 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Fische. Ihre merkwürdige Erscheinung kennzeichnet sie als Polarring-Galaxie.

Bei den seltenen Polarring-Galaxien rotiert eine beträchtliche Menge an Sternen, Gas und Staub in Ringen, die fast senkrecht zur Ebene der Galaxienscheibe liegen. Die groteske Anordnung entstand vielleicht, als eine Scheibengalaxie Materie von einer zufällig vorbeiziehenden Galaxie einfing. Dabei wurden die eingefangenen Trümmer in einen rotierenden Ring gezogen.

Die gewaltige gravitative Wechselwirkung würde die unzähligen rötlichen Sternbildungsregionen erklären, die im Ring von NGC 660 verteilt sind. Der Polarring hilft vielleicht auch, die Form des unsichtbaren Hofes aus Dunkler Materie um die Galaxie zu erkunden. Dazu wird der Gravitationseinfluss der Dunklen Materie auf die Rotation von Ring und Scheibe berechnet. Der Ring von NGC 660 ist breiter als die Scheibe. Er ist größer als 50.000 Lichtjahre.

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