Schlagwort: Galaxienhaufen

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Animation der Entwicklung von Galaxien

Videocredit: Donna Cox (AVL NCSA/U. Illinois) et al, GSFC der NASA, AVL, NCSA

Wie entstand das heutige Universum aus einem so gleichmäßigen Beginn? Um das zu verstehen, berechnete die NASA mit Forschenden der Quantenkosmologie dieses Animationsvideo. Es läuft in Zeitraffer. Die Simulation zeigt einen Teil des Universums. Sie umfasst 100 Millionen Lichtjahre. Es beginnt etwa 20 Millionen Jahre nach dem Urknall und läuft bis in die Gegenwart.

Der Beginn läuft glatt. Dann verwandeln sich Klumpen aus Materie durch die Gravitation in Galaxien. Die Galaxien bewegen sich sofort aufeinander zu. Bald kondensieren viele davon zu langen Fasern. Andere verschmelzen zu einem großen, heißen Galaxienhaufen. Solche Simulationen untersuchen mögliche Eigenschaften des Universums. Das hilft bei der Entwicklung der Konstruktion des Weltraumteleskops James Webb. Sein Start ist derzeit für Ende 2018 geplant.

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Hitomi startet

Am klaren Himmel startet eine Rakete. Nach unten zeigt ein hell leuchtender Feuerstrahl, der in Wolken endet.

Bildcredit und Bildrechte: F. Scott Porter (NASA, Goddard-Raumfahrtzentrum)

Am 17. Februar um 17:45 JST dröhnte diese H-IIA-Rakete in den Himmel. Sie startete am Raumfahrtzentrum Tanegashima, das von JAXA betrieben wird. Es liegt an der Südküste von Japan auf dem Planeten Erde. An Bord befand sich der astronomische Röntgensatellit ASTRO-H. Er kreist nun im Orbit.

Das Satelliten-Observatorium wurde gebaut, um den extremen Kosmos zu untersuchen. Es beobachtet Objekte von Schwarzen Löchern bis hin zu Galaxienhaufen mit viel Masse. Das Observatorium besitzt vier neuartige Teleskope für Röntgenlicht. Dazu kommen Instrumente, die Photonenenergien von 300 bis 600.000 Elektronenvolt messen können. Zum Vergleich: Die Energie von Photonen im sichtbaren Licht beträgt 2 bis 3 Elektronenvolt.

Es gibt eine Tradition, dass Satelliten nach ihrem erfolgreichen Start umbenannt werden. Daher wurde ASTRO-H „Hitomi“ genannt, nach einer uralten Legende über Drachen. Es bedeutet „Pupille im Auge“.

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Wiederverwertung in NGC 5291

Mitten im Bild kommen zwei Galaxien einander sehr nahe. Die kleinere Galaxie links unten ist muschelförmig. Nach oben und unten zieht sich ein Gezeitenschweif hinaus, in dem viele Zwerggalaxien entstehen. Das Bildfeld ist voller Sterne und Galaxien.

Bildcredit und Bildrechte: CHART32-Team, Bearbeitung – Johannes Schedler

Bei einer urzeitlichen Kollision zweier Galaxien wurden die Trümmer der gasreichen Galaxie NGC 5291 weit in den intergalaktischen Raum geschleudert. Sie ist 200 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. Mitten in dieser spektakulären Szene befinden sich NGC 5291 und der wahrscheinliche Eindringling, die „Muschel“-Galaxie.

Das scharfe Bild entstand mit einem Teleskop auf der Erde. Es zeigt den Galaxienhaufen Abell 3574 im südlichen Sternbild Zentaur. An den 100.000 Lichtjahre langen Gezeitenschweifen sind Klumpen von Zwerggalaxien verteilt. Sie ähneln einander und enthalten wenig alte Sternen, haben aber offensichtlich einen Überfluss junger Sterne und aktiver Regionen mit Sternbildung.

Die Zwerggalaxien enthalten ungewöhnlich viele Elemente, die schwerer sind als Wasserstoff und Helium. Sie entstanden wahrscheinlich im intergalaktischen Raum. Dort bereiten sie die angereicherten Reste von NGC 5291 auf.

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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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Die Galaxien des Virgohaufens

Das Bild zeigt die vielen Galaxien im Virgo-Galaxienhaufen mit Beschriftung.

Bildcredit und Bildrechte: Rogelio Bernal Andreo

Im Virgo-Galaxienhaufen sind viel mehr als tausend Galaxien. Der Virgohaufen ist ein großer Galaxienhaufen, der unserer Lokalen Gruppe am nächsten liegt. Es ist schwierig, ihn mit einem einzigen Sichtfeld zu erfassen, weil er am Himmel einen so großen Bereich bedeckt.

Dieses gut geplante Weitwinkelbild ist ein Mosaik aus Teleskopbildern. Es zeigt die zentrale Region im Virgohaufen. Sie liegt hinter zarten Staubwolken im Vordergrund, die über der Ebene unserer Milchstraße schweben. Links unter der Mitte ist die markante elliptische Galaxie M87. Rechts neben M87 laufen die Galaxien von Markarjans Kette in einer Reihe.

Viele Galaxien im Virgohaufen sind kleine, verschwommene Flecken, wenn man genau schaut. Schiebt den Mauspfeil über das Bild! Dann werden die Bezeichnungen der größeren Galaxien im NGC-Katalog als Text eingeblendet. Einige Galaxien haben auch mit Messier-Katalognummern. Dazu gehören M84, M86 und die markanten, farbigen Spiralen M88, M90 und M91.

Die mittlere Entfernung der Galaxien im Virgohaufen beträgt etwa 48 Millionen Lichtjahre. Die Messung der Entfernung zum Virgohaufen half dabei, die wichtige Hubble-Konstante und die Größenordnung des Universums zu bestimmen.

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ESO 137-001 verliert ihre interstellare Materie

Eine Spiralgalaxie rast unglaublich schnell diagonal durchs Bild nach rechts oben. Sie zieht einen langen, blau leuchtenden Strahl aus abgestreiftem Gas und Staub hinter sich her.

Bildcredit: NASA, ESA, CXC

Die Spiralgalaxie ESO 137-001 rast durch den massereichen Galaxienhaufen Abell 3627. Er ist 220 Millionen Lichtjahre entfernt. Auf dem farbigen Kompositbild von Hubble und Chandra seht ihr die Galaxie zwischen Sternen im Vordergrund. Diese befinden sich in der Milchstraße im Sternbild Südliches Dreieck.

Die Spirale rast mit fast 7 Millionen Kilometern pro Stunde dahin. Deshalb wird alles an Gas und Staub abgestreift, das sich darin befindet. Der Staudruck der heißen, dünnen interstellaren Materie im Haufen ist nämlich stärker als die Gravitation der Galaxie. Die Hubble-Daten wurden in sichtbarem Licht aufgenommen. Sie zeigen, dass im abgestreiften Material in den kurzen, nachziehenden blauen Strahlen helle Sternhaufen entstanden sind.

Chandras Daten in Röntgenlicht zeigen die gewaltige Menge an heißem, abgestreiftem Gas als diffuse, dunkle blaue Streifen. Sie reichen mehr als 400.000 Lichtjahre nach rechts unten. Der beträchtliche Verlust an Staub und Gas erschwert neue Sternbildung in dieser Galaxie. Rechts neben ESO 137-001 ist eine gelbliche elliptische Galaxie, der es an Staub und Gas fehlt, womit sie Sterne bildenden könnte.

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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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Zehn Hoch

Videocredit und -rechte: Charles und Ray Eames (Eames Office)

Wie unterscheidet sich das Universum im kleinen, mittleren und großen Maßstab? Der Film „Zehn Hoch“ aus den 1960er-Jahren war der berühmteste Wissenschafts-Kurzfilm seiner Zeit. Er zeigt atemberaubende Vergleiche. Inzwischen wurde er offiziell auf YouTube veröffentlicht. Er ist oben verlinkt. Klickt auf den Pfeil, dann beginnt der neun Minuten lange Kurzfilm.

Ausgehend von einer Picknickdecke in der Nähe von Chicago zoomt Film auswärts. Er zieht am Virgo-Galaxienhaufen vorbei. Alle zehn Sekunden erscheint ein Quadrat, dessen Seiten zehnmal länger sind als die vorigen. Dann läuft das Video in die andere Richtung. Es zoomt alle zwei Sekunden um den Faktor zehn zurück und endet bei einem einzelnen Proton.

Der Ablauf von „Zehn Hoch“ basiert auf dem Buch „Cosmic View“ von Kees Boeke aus dem Jahr 1957. Ebenfalls Ende der 1960er-Jahre entstand der ähnliche, aber großteils animierte Film „Cosmic Zoom„.

Die veränderliche Perspektive ist spannend und informativ. Abschnitte des Films wurden mit moderner Computertechnik neu erstellt. Dazu gehören die ersten Minuten des Films „Contact“ oder das kurze Digitalvideo „The Known Universe„. Es wurde 2010 für das Amerikanische Naturkundemuseum erstellt. Die Produzenten des Films waren Ray und ihr Ehemann Charles Eames. Sie waren ziemlich visionär und erfanden auch einen berühmten Sessel.

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