Schlagwort: Kollision

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Die Antennen erforschen

Hinter lose verteilten Sternen, von denen einige wenige hell leuchten, sind zwei verzerrte Galaxien angeordnet, die miteinander wechselwirken. Zwei Sternströme sind in großen Bögen hinausgeschleudert.

Bildcredit und Bildrechte: Daten: Subaru, NAOJ, NASA/ESA/Hubble – Montage und Bearbeitung: Roberto Colombari

Im südlichen Sternbild Rabe kollidieren zwei große Galaxien. Sie sind etwa 60 Millionen Lichtjahre entfernt und als NGC 4038 und NGC 4039 katalogisiert. Die schwerfällige Katastrophe dauert Hunderte Millionen Jahre. Dabei kollidieren die Sterne in den beiden Galaxien nur selten.

Doch die großen Wolken aus molekularem Gas und Staub in den Galaxien kollidieren häufig. Das löst Episoden heftiger Sternbildung nahe dem Zentrum der kosmischen Karambolage aus. Diese faszinierende Ansicht ist breiter als 500.000 Lichtjahre. Sie zeigt auch junge Sternhaufen und Materie, die von den Gezeitenkräften weit aus dem Unfallschauplatz hinausgeschleudert wurden.

Das Mosaikbild entstand aus Daten des Subaru-Teleskops auf der Erde und des Weltraumteleskops Hubble. Subaru betont die ausgedehnten, zarten Gezeitenströme. Die extrem detailreichen Daten von Hubble zeigen die hellen Zentren der Galaxien. Das Aussehen der langen, gebogenen Schweife führte zum gängigen Namen für das Galaxienpaar: Die Antennen.

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Kollidierende Galaxien in Stephans Quintett

Rechts sind zwei Galaxien in einen Ringkampf verwickelt. Sie liegen eng beisammen und sind von Schweifen aus blauen Sternhaufen umgeben. Die Galaxienzentren leuchten gelblich und diffus.

Bildcredit: Hubble-Vermächtnisarchiv, NASA, ESA; Bearbeitung und Bildrechte: Jose Jimenez Priego

Bleibt eine dieser Galaxien übrig? Die beiden Spiralen von NGC 7318 kollidieren. Es ist quasi ein Halbfinale in einem galaktischen Ausscheidungskampf. Das Bild entstand aus Aufnahmen des Weltraumteleskops Hubble. Wenn Galaxien kollidieren, können viele Dinge passieren: Sie werden durch die Gravitation verzerrt. Gas wird verdichtet. Das führt zu Sternbildungsschüben. Am Ende verschmelzen die beiden Galaxien zu einer einzigen.

Beide Galaxien gehören zu Stephans Quintett. Daher gibt es in den nächsten Milliarden Jahren eine Schlussrunde mit kämpfenden Galaxien. Wahrscheinlich führt das zu vielen verstreuten Sternen und einer riesigen Galaxie. Gut möglich, dass man die übrig bleibende Galaxie nicht leicht als eine der ursprünglichen galaktischen Bestandteile erkennt.

Stephans Quintett war die erste Galaxiengruppe, die als solche erkannt wurde. Sie ist zirka 300 Millionen Lichtjahre entfernt. Mit einem mittelgroßen Teleskop sieht man sie im Sternbild des geflügelten Pferdes Pegasus.

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Nahaufnahme der Magellanschen Wolken: Hinweis auf Kollisionen

Die Große und die Kleine Magellansche Wolke sind in Echtfarben dargestellt und von dunklen Höfen umgeben. Der Hintergrund ist ein Schwarz-weiß-Negativ. So kommen die Sternströme dazwischen besser zur Geltung.

Bildcredit und Bildrechte: Yuri Beletsky (Carnegie Las Campanas Observatory, TWAN) und David Martinez-Delgado (U. Heidelberg)

Sind die beiden berühmtesten Begleitgalaxien unserer Galaxis einst kollidiert? Das ist nicht sicher. Wenn man detailreiche Bilder wie dieses genau prüft, erhält man Hinweise, dass das passiert ist. Links oben ist die Große Magellansche Wolke (GMW) abgebildet, rechts unten die Kleine Magellansche Wolke (KMW).

Das Feld, das sie umgibt, ist ein Schwarz-weiß-Negativ. Es betont blasse Sternströme, die grau dargestellt sind. Es überrascht vielleicht, dass dieses forschungstaugliche Bild mit kleinen Teleskopen kompiliert wurde, um das fast 40 Grad große Weitwinkel-Bildfeld abzudecken.

Viele der blassen Nebulositäten sind galaktische Federwolken aus dünnem Staub in unserer Galaxis. Doch ein zarter Strom aus Sternen reicht anscheinend von der KMW zur GMW. Auch die Sterne um die GMW wirken asymmetrisch verteilt. In Simulationen ist das ein Hinweis, dass sie bei einer oder mehreren Kollisionen durch die Gravitation herausgezogen wurden.

Die GMW und die KMW sind am Südhimmel mit bloßem Auge sichtbar. Sicherlich helfen künftige Beobachtungen mit Teleskopen und Computersimulationen, die Geschichte unserer Milchstraße und ihrer Umgebung besser zu verstehen.

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GW151226 – zweite bestätigte Quelle von Gravitationswellen

Illustrationscredit: LIGO, NSF

Ein neuer Himmel wird sichtbar. Wenn ihr hinauf blickt, seht ihr Licht am Himmel. Licht ist elektromagnetische Strahlung. Doch seit letztem Jahr können wir Menschen den einst vertrauten Himmel in einer anderen Art von Strahlung sehen. Es ist die Strahlung von Gravitationswellen.

Heute veröffentlichte die LIGO-Arbeitsgruppe die Entdeckung von GW151226. Es ist nach GW150914 der zweite bestätigte Blitz von Gravitationswellen. GW150914 war die historische erste Entdeckung. Sie wurde vor drei Monaten gemeldet. Der Name GW151226 deutet an, dass man das Ereignis Ende Dezember 2015 entdeckte. Der Blitz wurde von beiden LIGO-Anlagen gleichzeitig registriert. Die Detektoren stehen in den US-Bundesstaaten Washington und Louisiana.

Diese Animation zeigt, wie sich die Frequenz von GW151226 während der Messung am Observatorium in Hanford in Washington änderte. Das System, von dem die Gravitationswellen stammen, passt am besten zu zwei verschmelzenden Schwarzen Löchern. Sie haben anfangs etwa 14 und 8 Sonnenmassen. Die Rotverschiebung beträgt ungefähr 0,09. Wenn das stimmt, brauchte diese Strahlung grob geschätzt 1,4 Milliarden Jahre bis zu uns.

Die Stärke und die Frequenz der Gravitationswellen wurden als Ton dargestellt. In der letzten Sekunde, bevor die Schwarzen Löcher verschmelzen, erreicht der Klang den höchsten Ton. LIGO arbeitet weiter, seine Empfindlichkeit steigt und in den nächsten Jahren gehen weitere Messgeräte für Gravitationswellen in Betrieb. Das bietet eine neue Sicht auf den Himmel. Es wird das menschliche Verständnis vom Universum verändern.

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NGC 6872: eine gestreckte Spiralgalaxie

Mitten im Bild ist die lang gezogene Balkenspiralgalaxie NGC 6872 im Sternbild Pfau. Sie kollidiert mit der kleineren Galaxie GC 4970. Wahrscheinlich entstanden die ausladenden Arme durch Gezeitenkräfte.

Bildcredit: FORS-Team, 8,2-Meter VLT Antu, ESO;  Bearbeitung und Lizenz: Judy Schmidt

Was zieht diese Spiralgalaxie so in die Länge? NGC 6872 ist als Kondorgalaxie bekannt. Sie ist von der Spitze bis nach unten mehr als 700.000 Lichtjahre lang. Damit ist sie eine der länglichsten Balkenspiralgalaxien, die wir kennen. Der Grund für die lang gezogene Form der Galaxie ist wahrscheinlich ihre Kollision mit der kleineren Galaxie IC 4970, die über der Mitte liegt. Die Kollision dauert immer noch an.

Besonders interessant ist der linke obere Spiralarm von NGC 6872. Er hat einen ungewöhnlich hohen Anteil an blauen Regionen mit Sternbildung. Das Licht, das wir heute sehen, strömte noch vor den Tagen der Dinosaurier von den kollidierenden Riesen aus. Das war vor ungefähr 300 Millionen Jahren. Wir sehen NGC 6872 mit einem kleinen Teleskop im Sternbild Pfau (Pavo).

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Hickson 91 im Südlichen Fisch

Die kompakte Hicksongruppe HCG 91 im Sternbild Südlicher Fisch liegt mitten im Bild. Außen herum sind weiter entfernte Galaxien verteilt, die ebenfalls blasse Spuren von Gezeitenschweifen aufweisen.

Bildcredit und Bildrechte: CHART32 Team, Bearbeitung – Johannes Schedler

Der kanadische Astronom Paul Hickson suchte mit seinen Kollegen am Himmel nach Galaxien. Dabei fanden sie etwa 100 kompakte Galaxiengruppen. Diese werden nun passend als kompakte Hickson-Gruppen (HCG) bezeichnet. Das scharfe Bild entstand mit einem Teleskop. Es zeigt schöne Details der Galaxiengruppe HCG 91 in der Mitte.

Die drei farbigen Spiralgalaxien sind in ein gravitatives Tauziehen verwickelt. Ihre Wechselwirkungen erzeugen schwache Gezeitenschweife, die man sieht. Die Schweife sind mehr als 100.000 Lichtjahre lang. Die engen Begegnungen führten zu heftiger Sternbildung in den Galaxien. In kosmischen Zeiträumen verschmelzen sie zu einer großen Galaxie. Solche Vorgänge gelten heute als üblicher Teil der Entwicklung von Galaxien. Auch unsere Milchstraße ist in solche Begegnungen verwickelt.

HCG 91 ist ungefähr 320 Millionen Lichtjahre entfernt. Die Gruppe liegt im Sternbild Südlicher Fisch. Das detailreiche Bild zeigt auch Hinweise auf blassere Gezeitenschweife und Wechselwirkungen zwischen Galaxien, die ungefähr 2 Milliarden Lichtjahre entfernt sind.

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M82: Galaxie mit supergalaktischem Wind

Die irreguläre Zigarrengalaxie M82 verläuft hell diagonal durchs Bild. In der Mitte leuchten dunkelrote Nebel, die an den Rauch einer Explosion erinnern.

Bildcredit: NASA, ESA, das Hubble-Vermächtnisteam, (STScI/AURA); Danksagung: M. Mountain (STScI), P. Puxley (NSF), J. Gallagher (U. Wisconsin)

Was bringt die Zigarrengalaxie zum Leuchten? Die irreguläre Galaxie wird auch M82 genannt. Bei einer nahen Begegnung in der jüngeren Vergangenheit wurde sie mit der großen Spiralgalaxie M81 aufgemischt. Das erklärt jedoch nicht ganz die Quelle an ausströmendem Gas, das rot leuchtet.

Es gibt Hinweise, dass dieses Gas durch die Teilchenwinde vieler Sterne hinausgetrieben wird. Die Sterne erzeugen gemeinsam einen galaktischen Superwind. Das Fotomosaik zeigt eine spezielle Farbe von rotem Licht, das von ionisiertem Wasserstoff abgestrahlt wird. In diesem Licht erkennt man viele Details der Fasern im Gas. Die Fasern sind mehr als 10.000 Lichtjahre lang.

Die Zigarrengalaxie ist 12 Millionen Lichtjahre entfernt. Im Infrarotlicht ist sie die hellste Galaxie am Himmel. In sichtbarem Licht sieht man sie mit einem kleinen Teleskop im Sternbild Große Bärin (Ursa Major).

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LIGO entdeckt Gravitationswellen: Schwarze Löcher verschmelzen

Unten im Bild verlaufen zwei gezackte Fieberkurven, eine in Rot, eine in Blau. Die Kurven verlaufen fast gleich. Darüber sind Schwarze Löcher abgebildet, links noch getrennt, in der Mitte verschmelzen die beiden, rechts ist nur noch ein Schwarzes Loch.

Illustrationscredit: LIGO, NSF, Aurore Simonnet (Sonoma State U.)

Gravitationswellen sind nun direkt bestätigt. Die erste Entdeckung gelang letzten September. Die Laser-Interferometer-Gravitationswellen-Observatorien (LIGO) in Washington und Louisiana maßen zur gleichen Zeit Gravitationswellen.

Man prüfte genau, ob die Messungen übereinstimmen. Heute wurde das Ergebnis der 5-Sigma-Entdeckung veröffentlicht. Die gemessenen Gravitationswellen zeigen ein Ergebnis, das man erwartet, wenn sich zwei große Schwarze Löcher in einer fernen Galaxie auf einer spiralförmigen Bahn nähern und verschmelzen. Das neu entstandene Schwarze Loch vibriert einen Augenblick. Dann klingt die Vibration schnell ab.

Die historische Entdeckung bestätigt ein Phänomen, das Einstein vorhergesagt hat. Sie ist ein Meilenstein beim Verständnis von Gravitation und den Grundlagen der Physik. Indirekt bestätigt die Entdeckung auch Schwarze Löcher. Die Grafik zeigt, wie die Schwarzen Löcher verschmelzen. Unten verlaufen zwei Kurven. Sie zeigen die Signalstärken der Detektoren im Lauf von 0,3 Sekunden.

In naher Zukunft werden wohl Gravitationswellen durch Advanced LIGO und andere Detektoren entdeckt. Die Entdeckungen bestätigen nicht nur die faszinierende Natur dieser Messung. Sie sind vielleicht auch eine mächtige Methode, mit der man das Universum auf neue Arten erforschen kann.

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