Simulation: eine Scheibengalaxie entsteht

Videocredit: Fabio Governato et al. (U. Washington), N-Body Shop, NASA Advanced Supercomputing

Wie entstehen Galaxien wie unsere Milchstraße? Da sich unser Universum für eine direkte Beobachtung der Galaxienentstehung zu langsam bewegt, wurden schnellere Computersimulationen entworfen, um das herauszufinden. Dieser Film zeigt (vorwiegend) Wasserstoff in Grün. Rechts unten läuft die Zeit in Milliarden Jahren seit dem Urknall. Dunkle Materie durchdringt alles und ist überall vorhanden, wird aber nicht gezeigt.

Zu Beginn der Simulation fällt Gas aus der Umgebung ein und sammelt sich in Regionen mit relativ hoher Gravitation. Bald entstehen zahlreiche Protogalaxien. Sie rotieren und beginnen zu verschmelzen. Nach etwa vier Milliarden Jahren entsteht ein klar definiertes Zentrum. Es bestimmt eine Region mit einem Durchmesser von etwa 100.000 Lichtjahren und sieht nach und nach wie eine heutige Scheibengalaxie aus.

Doch nach ein paar weiteren Milliarden Jahren kollidiert diese frühe Galaxie mit einer anderen. Gasströme von anderen Galaxienverschmelzungen regnen auf diesen seltsamen, faszinierenden kosmischen Tanz herab. Als die Simulation das halbe Alter des heutigen Universums erreicht, entsteht eine einzelne, größere Scheibe. Selbst dann fallen noch Gasklumpen hinein. Manche davon sind kleine Begleitgalaxien. Sie fallen hinein und werden in der gegenwärtigen Epoche von der rotierenden Galaxie absorbiert. Damit endet der Film.

Für unsere Milchstraße sind die großen Verschmelzungen vielleicht noch nicht vorbei. Es gibt aktuelle Hinweise, dass unsere riesige Spiralgalaxienscheibe in wenigen Milliarden Jahren mit der etwas kleineren Andromeda-Spiralgalaxie kollidiert und verschmilzt.

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Das Feuerrad M101 im 21. Jahrhundert

Die Spiralgalaxie im Bild wirkt zerfleddert. Ihre Spiralarme sind stark ausgeprägt und wirken zum Rand hin hinausgeschleudert. Sie besitzen viele rötliche Sternbildungsregionen und bläuliche Sternhaufen.

Bildcredit: NASA, ESA, CXC, JPL, Caltech STScI

Einer der letzten Einträge in Charles Messiers berühmtem Katalog ist die große, schöne Spiralgalaxie M101. Doch sie ist sicherlich nicht die unscheinbarste. Ihr Durchmesser beträgt etwa 170.000 Lichtjahre. Damit ist diese Galaxie gewaltig. Sie ist fast doppelt so groß wie unsere Milchstraße.

M101 war einer der ersten Spiralnebel, die Lord Rosse 19. Jahrhundert mit seinem riesigen Teleskop, dem Leviathan von Parsontown, beobachtete. Dieses Bild zeigt eines der größten Inseluniversen in mehreren Wellenlängen. Das Komposit ist ein starker Kontrast zu den Zeichnungen. Es entstand aus Bildern, die im 21. Jahrhundert mit Weltraumteleskopen aufgenommen wurden.

Die Bilddaten von Röntgenstrahlen bis Infrarotwellenlängen (von hohen zu niedrigen Energien) wurden farblich codiert. Sie stammen vom Röntgenobservatorium Chandra (violett), dem Galaxy Evolution Explorer (blau), dem Weltraumteleskop Hubble (gelb) und dem Weltraumteleskop Spitzer (rot).

Röntgen-Daten zeigen Gas, das mehrere Millionen Grad heiß ist. Man findet es bei explodierten Sternen sowie bei Neutronensternen und Doppelsternsystemen mit Schwarzen Löchern in M101. Bilddaten, die geringere Energien abbilden, zeigen Sterne und Staub in den prachtvollen Spiralarmen von M101.

M101 ist auch als Feuerradgalaxie bekannt. Sie liegt im nördlichen Sternbild Ursa Major und ist etwa 25 Millionen Lichtjahre entfernt.

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Der Gezeitenschweif von NGC 3628

Im Bild sind drei markante Galaxien zwischen Sternen verteilt. Die linke Galaxie ist von der Seite zu sehen, sie wirkt fluffig und aufgebauscht. Die beiden Galaxien rechts haben eine ausgeprägte Spiralform.

Bildcredit und Bildrechte: Thomas V. Davis

Die große Spiralgalaxie NGC 3628 links über der Mitte ist etwa 30 Millionen Lichtjahre entfernt. Sie teilt sich ihre Umgebung im lokalen Universum mit zwei weiteren großen Spiralen. Die drei bilden eine prächtige Gruppe, das sogenannte Leo-Triplett.

Das Trio-Mitglied M65 befindet sich auf dem lang belichteten kosmischen Gruppenporträt rechts oben. Darunter ist M66. Am eindrucksvollsten ist der 300.000 Lichtjahre lange Schweif, der von der verzerrten Galaxie NGC 3628 ausgeht. NGC 3628 ist von der Seite sichtbar.

Die Struktur wurde als Gezeitenschweif erkannt. Er wurde durch die Gravitation bei kurzen, heftigen Begegnungen in der Vergangenheit mit ihren großen Nachbarn aus der Galaxie gerissen. Der Gezeitenschweif wird nur selten so detailreich abgebildet. Er besteht aus jungen, bläulichen Sternhaufen und Sternbildungsregionen.

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NGC 4565: Galaxie von der Seite

Eine spindelförmige Galaxie liegt diagonal mitten im Bild, umgeben von wenigen Sternen, die über den schwarzen Hintergrund versprenkelt sind.

Bildcredit und Bildrechte: Ken Crawford (Rancho Del Sol Obs.)

Die prächtige Spiralgalaxie NGC 4565 zeigt mit der Kante zur Erde. Sie wird wegen ihres schmalen Profils auch Nadelgalaxie genannt. Die helle NGC 4565 ist eine häufige Station bei Teleskopabenden am nördlichen Himmel. Sie befindet sich im blassen, gepflegten Sternbild Haar der Berenike (Coma Berenices).

Dieses scharfe bunte Bild zeigt den gewölbten Zentralkern, der von undurchsichtigen Staubbahnen geteilt ist. Der Staub säumt die dünne galaktische Ebene von NGC 4565. Auch einige weitere Galaxien sind im Hintergrund des hübschen Sichtfeldes verteilt, zum Beispiel die Nachbargalaxie NGC 4562 links oben.

NGC 4565 ist etwa 40 Millionen Lichtjahre entfernt und hat einen Durchmesser von ungefähr 100.000 Lichtjahren. Himmelsfreundinnen* können sie leicht mit kleinen Teleskopen beobachten. Sie halten NGC 4565 für ein markantes Himmelskunstwerk, das Messier übersehen hat.

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Die äußeren Hüllen von Centaurus A

Die Darstellung von Centaurus A veranschaulicht Schalen, die um die helle elliptische Galaxie verlaufen. Dazu wurde eine stark veränderte Bildgebung gewählt.

Bildcredit: E. Peng and H. Ford (JHU), K. Freeman (ANU), R. White (STScI), CTIO, NOAO, NSF

Wie entstehen die Hüllen um die auffällige Galaxie Cen A? 2002 wurde ein faszinierendes Bild der seltsamen Galaxie Centaurus A veröffentlicht, das so bearbeitet war, dass ein blasser, blauer Bogen betont wurde. Dieser Bogen weist auf eine gerade stattfindende Kollision mit einer kleineren Galaxie hin.

Ein weiteres interessantes Merkmal von Cen A ist das System aus Hüllen, das sie umgibt. Es ist auf diesem kürzlich veröffentlichten größeren Sichtfeld besser erkennbar. Das Bild wurde mit dem Vier-Meter-Blanco-Teleskop am Cerro Tololo Inter-American Observatory fotografiert.

Zarte Hüllen um Galaxien sind nicht ungewöhnlich. Sie werden als Hinweise auf frühere Galaxienverschmelzungen interpretiert, ähnlich wie Wasserwellen auf einem Tümpel. Ein unerwartetes Merkmal dieser Hüllen ist ihr Reichtum an Gas. Dieses hätte eigentlich bei der Kollision von den bestehenden Sternen getrennt werden müssen.

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IC 2574, der Coddington-Nebel

Mitten im Bild ist eine matte, blau leuchtende Zwerggalaxie mit einer irregulären Form. Sie enthält einige magentafarbene Sternbildungsgebiete und blaue Sternhaufen.

Bildcredit und Bildrechte: Stephen Leshin

Große Spiralgalaxien haben junge blaue Sternhaufen in den symmetrischen Spiralarmen. Sie bekommen oft viel Aufmerksamkeit. Doch auch kleine, irreguläre Galaxien bilden Sterne. Die Zwerggalaxie IC 2574 zeigt deutliche Hinweise auf intensive Sternbildung in den rötlichem Regionen, die aus leuchtendem Wasserstoff bestehen.

Wie auch in Spiralgalaxien werden die turbulenten Sternbildungsregionen in IC 2574 von Sternwinden und Supernovaexplosionen aufgewühlt. Diese Explosionen fegen Materie in die interstellare Umgebung der Galaxie. Das löset weitere Sternbildung aus.

IC 2574 ist etwa 12 Millionen Lichtjahre entfernt. Sie ist Teil der M81-Galaxiengruppe im nördlichen Sternbild Große Bärin (Ursa Major). Das hübsche Inseluniversum wird auch Coddington-Nebel genannt. Es ist etwa 50.000 Lichtjahre groß. 1898 wurde es von dem amerikanischen Astronomen Edwin Coddington entdeckt.

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M65 und M66

Die hellen Spiralgalaxien im Bild gehören zum Leo-Triplett im Sternbild Löwe, sie leuchten links oben und rechts unten. Beide besitzen ausgeprägte Spiralarme und dichte Staubbahnen.

Credit und Bildrechte: Bill Snyder (Heavens Mirror Observatory)

Die nahen, hellen Spiralgalaxien M65 (oben) und M66 leuchten auf diesem kosmischen Schnappschuss. Das Paar ist nur 35 Millionen Lichtjahre entfernt. Beide Galaxien sind etwa 100.000 Lichtjahre groß, also etwa so groß wie unsere Milchstraße.

Beide Galaxien besitzen markante Staubbahnen an ihren breiten Spiralarmen. M66 zeigt einen besonders auffallenden Kontrast an roten und blauen Farbtönen. Er stammt vom rötlichen Leuchten von Wasserstoff in Sternbildungsregionen und jungen, blauen Sternhaufen.

M65 und M66 sind zwei Drittel des bekannten Leo-Galaxientripletts mit Verzerrungen und Gezeitenschweifen. Diese liefern Hinweise auf nahe Begegnungen der Gruppe in der Vergangenheit. In der größeren Galaxie M66 wurden seit 1973 vier Supernovae entdeckt.

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Das Ende der Galaxis: Kollision mit Andromeda steht bevor

Hinter der Silhouette eines Berges ragen die Milchstraße und die Andromedagalaxie auf. Durch die starken Gezeiten sind beide Galaxien bereits stark verzerrt.

Illustrationscredit: NASA, ESA, Z. Levay und R. van der Marel (STScI) und A. Mellinger

Kollidiert unsere Milchstraße eines Tages mit ihrer größeren Nachbarin, der Andromedagalaxie? Sehr wahrscheinlich. Auf neuen Bildern des Weltraumteleskops Hubble werden leichte Verschiebungen von M31 vor den Galaxien im Hintergrund genau vermessen. Das Ergebnis lässt vermuten, dass das Zentrum von M31 mit dem Zentrum der Galaxis kollidiert.

Die möglichen Messfehler bei der Seitwärtsgeschwindigkeit reichen aus, dass sich die Zentren der Galaxien vielleicht verfehlen – aber nur knapp. Die Galaxien kommen einander so nahe, dass sich ihre Halos gravitativ verschränken. Wenn das geschieht, sind die beiden Galaxien aneinander gebunden. Sie tanzen umeinander und verschmelzen vielleicht in einigen Milliarden Jahren zu einer großen elliptischen Galaxie.

Diese künstlerische Illustration zeigt den Himmel einer Welt in ferner Zukunft, wenn die Galaxienzentren anfangen, einander zu zerstören. Die genaue Zukunft unserer Milchstraße und der Galaxien in der Lokalen Gruppe wird wohl in den nächsten Jahren genau erforscht.

Partielle Mondfinsternis heute Nacht: Galerie der letzten Mondfinsternisse
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