Schlagwort: Kollision

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Galaxien im Fluss

Die Spiralgalaxie in der Mitte ist von der Kante sichtbar. Sie verschlingt eine kleine Galaxie rechts darüber. Außen herum sind weitere Galaxien und Sterne verteilt.

Bildcredit und Bildrechte: CEDIC-Team – Bearbeitung: Markus Blauensteiner

Große Galaxien wachsen, indem sie kleine aufnehmen. Sogar unsere Galaxis praktiziert galaktischen Kannibalismus und absorbiert kleine Galaxien, die ihr zu nahe kommen. Diese werden von der Gravitation der Milchstraße eingefangen.

Diese Praxis ist im Universum weit verbreitet, wie dieses auffällige Galaxienpaar zeigt, das miteinander wechselwirkt. Es liegt am Ufer des Flusses Eridanus, einem südlichen Sternbild. Die große, verzerrte Spirale NGC 1532 ist mehr als 50 Millionen Lichtjahre entfernt. Sie ist in einen Gravitationskampf mit der Zwerggalaxie NGC 1531 verwickelt. NGC 1531 liegt rechts neben der Mitte. Die kleinere Galaxie verliert diesen Kampf am Ende.

Die Spiralgalaxie NGC 1532 ist von der Seite sichtbar. Sie ist ungefähr 100.000 Lichtjahre groß. Das Paar NGC 1532/1531 ist hier scharf und detailreich abgebildet. Es ähnelt vermutlich einem System, das gut untersucht wurde, nämlich einer von oben sichtbaren Spirale mit kleiner Begleiterin. Beide sind als M51 bekannt.

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Advanced LIGO: Bessere Detektoren für Gravitationswellen

Die Arme dieses Gravitationswellen-Observatoriums LIGO im US-Bundesstaat Washington sind je vier Kilometer lang. Sie befinden sich auf einem rostbraunen Untergrund in der Wüste.

Bildcredit: LIGO, Caltech, MIT, NSF

Wenn man Ladung beschleunigt, entsteht elektromagnetische Strahlung, zum Beispiel Licht. Doch wenn man Masse beschleunigt, entstehen Gravitationswellen. Licht war immer schon sichtbar. Doch es ist schwierig, einen direkten Nachweis von Gravitationswellen zu bestätigen. Wenn ein Detektor Gravitationswellen aufnimmt, entsteht ein winziges symmetrisches Wackeln. Es ist ähnlich, wie wenn man einen Gummiball quetscht und dann schnell wieder loslässt.

Man kann Gravitationswellen von alltäglichen Stößen unterscheiden, indem man getrennte Detektoren verwendet. Starke astronomische Quellen von Gravitationswellen rütteln gleichzeitig an den Messgeräten. Das passiert sogar dann, wenn die Detektoren auf zwei verschiedenen Seiten der Erde stehen.

Das Bild zeigt die Arme so eines Detektors. Sie sind vier Kilometer lang. Die Einrichtung im Bild ist das Laser-Interferometer Gravitationswellen-Observatorium (LIGO). Er steht im Bundesstaat Washington (USA). Die Detektoren für Gravitationswellen werden ständig verbessert. Das geschieht auch beim verwandten Interferometer in Louisiana. Die Instrumente sind heute empfindlicher als je zuvor.

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Krieg der Galaxien: M81 kontra M82

Links unten ist die prächtige Spiralgalaxie M81, rechts oben die irreguläre M82. Im Hintergrund sind viele Sterne und ein diffuser Nebel verteilt.

Bildcredit und Bildrechte: André van der Hoeven, Neil Fleming und Michael Van Doorn

Links unten liegt die Spiralgalaxie M81 mit ihren blauen Spiralarmen. Rechts oben ist die irreguläre Galaxie M82. Sie ist von roten Gas- und Staubwolken geprägt. Beide Mammutgalaxien sind in einen Gravitationskampf verwickelt, der schon Millionen Jahre dauert.

Die Begegnungen der Galaxien dauern jeweils hundert Millionen Jahre. Dabei beeinflusst die Gravitation jeder Galaxie die andere dramatisch. Bei der letzten Runde verursachte die Gravitation von M82 wahrscheinlich Dichtewellen, die um M81 plätschern. Sie führten wohl zum Reichtum der Spiralarme in M81.

M81 ließ M82 mit gewaltigen Sternbildungsregionen und kollidierenden Gaswolken zurück. Diese sind so energiereich, dass die Galaxie im Röntgenlicht leuchtet. Den großen Kampf sehen wir von der Erde aus hinter dem zarten Schimmer des integrierten Flussnebels. Das ist ein kaum untersuchter Komplex aus diffusen Gas- und Staubwolken über der Milchstraße.

In einigen Milliarden Jahren bleibt von den beiden Galaxien nur eine übrig.

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Sternströme und die Walgalaxie

Mitten im Bild ist eine leicht gekrümmte Galaxie mit vielen blauen Sternbildungsgebieten, die an einen Wal erinnert. Oben ist eine kleine Begleitgalaxie. Um die Galaxie verlaufen zarte Sternströme.

Bildcredit und Bildrechte:  R Jay Gabany (Blackbird-Observatorium); Mitarbeit: David Martínez-Delgado (Universität Heidelberg) et al.

Die Spiralgalaxie NGC 4631 ist nur 25 Millionen Lichtjahre entfernt. Sie liegt im gut erzogenen nördlichen Sternbild Jagdhunde. Die Galaxie ist von der Kante sichtbar. Sie ist ähnlich groß wie die Milchstraße. Ihre verzerrte Keilform erinnert manche an einen kosmischen Hering, andere an ihren gängigen Namen: Walgalaxie.

Die kleine, auffallend helle elliptische Begleiterin NGC 4627 der großen Galaxie liegt über ihrem staubigen gelblichen Kern. Auch kürzlich entdeckte blasse Zwerggalaxien sind im Halo von NGC 4631 verteilt. Die matten, ausgedehnten Strukturen unter (und über) NGC 4631 wurden als Gezeitensternströme erkannt. Die Sternströme sind Reste einer begleitenden Zwerggalaxie. Sie wurde bei wiederholten Begegnungen mit dem Wal zerrissen. Die Annäherungen begannen vor etwa 3,5 Milliarden Jahren.

Auch in nahen Galaxien postulieren kosmologische Modelle zur Bildung von Galaxien Gezeitensternströme, etwa bei der Entstehung unserer eigenen Milchstraße.

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Arp 87: Hubble zeigt verschmelzende Galaxien

Das Galaxienpaar Arp 87 ist durch eine Brücke aus Sternen und Materie verbunden. Die linke Galaxie ist eher spiralförmig, wir sehen sie von oben, die rechte Galaxie ist stärker verkrümmt, wir sehen sie von der Seite. Links unten ist eine schmale Galaxie von der Kante sichtbar, die wahrscheinlich nicht zum System gehört.

Bildcredit: NASA, ESA, Weltraumteleskop Hubble; Bearbeitung: Douglas Gardner

Dieser Tanz führt zum Ende. Diese beiden großen Galaxien kämpfen, und dabei entsteht eine kosmische Brücke aus Sternen, Gas und Staub. Sie ist derzeit mehr als 75.000 Lichtjahre lang und verbindet die Galaxien. Die Brücke ist ein starkes Indiz, dass die beiden riesigen Sternsysteme nahe aneinander vorbeigewandert sind. Dabei erfuhren sie durch die wechselseitige Gravitation gewaltige Gezeiten.

Ein weiterer Hinweis ist, dass die rechte Spiralgalaxie, die wir von oben sehen, viele junge blaue Sternhaufen enthält, die bei einem Ausbruch an Sternbildung entstanden sind. Die Galaxie ist auch als NGC 3808A bekannt.

Die verdrehte Spirale links ist NGC 3808B. Wir sehen sie von der Seite. Sie ist anscheinend in die Materie gehüllt, welche die Galaxien verbindet, und sie ist von einem seltsamen Polarring umgeben.

Das System ist zusammen als Arp 87 bekannt. Morphologisch ist es als „seltsam“ klassifiziert. Solche Wechselwirkungen dauern Milliarden Jahre. Wiederholte enge Begegnungen führen schließlich zum Ende in dem Sinn, dass nur eine einzige Galaxie übrig bleibt. Dieses Szenario sieht zwar seltsam aus, doch Galaxienverschmelzungen finden wahrscheinlich häufig statt. Arp 87 zeigt ein Stadium in diesem unausweichlichen Prozess.

Das Paar Arp 87 ist zirka 300 Millionen Lichtjahre entfernt und steht im Sternbild Löwe. Die markante Spirale ganz links, die wir von der Seite sehen, ist anscheinend eine weit entfernte Hintergrundgalaxie, die nicht an der Verschmelzung teilnimmt.

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Phobos, der verlorene Marsmond

Der Marsmond Phobos ist hier bildfüllend dargestellt. Rechts ist ein riesiger Krater. Der ganze Mond ist von Kratern übersät. Sehr auffällig sind die Rillen, die parallel über die Oberfläche verlaufen. Sie sind vielleicht ein Hinweis auf die starken Gezeitenkräfte, die den Mond eines Tages vermutlich zerlegen.

Bildcredit: HiRISE, MRO, LPL (U. Arizona), NASA

Dieser Mond ist dem Untergang geweiht. Mars ist Rote Planet, er wurde nach dem römischen Kriegsgott benannt. Der Mars besitzt zwei winzige Monde, Phobos und Deimos. Ihre Namen sind die griechischen Begriffe für Furcht und Schrecken. Die Marsmonde sind vielleicht eingefangene Asteroiden aus dem Hauptasteroidengürtel, der zwischen Mars und Jupiter verläuft, oder sie stammen aus Bereichen im Sonnensystem, die noch weiter entfernt sind.

Der größere Mond ist Phobos. Das faszinierende Farbbild der Robotersonde Mars Reconnaissance Orbiter zeigt ihn als asteroidenähnliches Objekt mit vielen Kratern. Die Auflösung beträgt etwa sieben Meter pro Bildpunkt. Phobos kreist so tief um den Mars, dass ihn die Gezeitenkräfte hinunterziehen. Er ist nur 5800 Kilometer über der Oberfläche. Unser Mond kreist im Vergleich dazu 400.000 Kilometer entfernt um die Erde.

Kürzlich wurden die langen Rillen untersucht. Das Ergebnis lässt vermuten, dass sie durch eine Gezeitenstreckung entstanden sind, die den ganzen Körper erfasste. Die Gezeitenstreckung entstand durch den Kräfteunterschied der Marsgravitation an zwei Enden von Phobos. Die Rillen sind also vielleicht ein Hinweis auf eine frühe Phase der Auflösung von Phobos. Dabei entsteht ein Ring aus Trümmern um den Mars.

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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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Wenn Schwarze Löcher kollidieren

Videocredit und -rechte: Arbeitsgemeinschaft Simulation extremer Raumzeiten

Was passiert, wenn zwei Schwarze Löcher kollidieren? So eine Extremsituation findet man wahrscheinlich in den Zentren einiger verschmelzender Galaxien und bei Mehrfachsternsystemen.

Das Video ist eine Computeranimation. Sie zeigt das Endstadium einer Verschmelzung. Dabei wären solche Gravitationslinseneffekte vor einem Sternfeld im Hintergrund zu sehen. Die schwarzen Regionen markieren die Ereignishorizonte des dynamischen Duos. Sterne im Hintergrund verschieben sich und bilden einen Ring an der Position ihres gemeinsamen Einsteinrings, der außen herum verläuft. Man sieht nicht nur Bilder aller Hintergrundsterne außerhalb des Einsteinrings, sondern auch Begleitbilder im Inneren.

Am Ende verschmelzen die Schwarzen Löcher. Im letzte Stadium der Verschmelzung kann es einen starken Ausbruch an Gravitationsstrahlung geben, den man vorhersagen kann. Diese Art von Nachstrahlung wird intensiv gesucht. Sie ist von gänzlich anderer Natur als Licht. Man hat sie noch nie direkt beobachtet.

Weltraum-Musikvideo: APOD-Bilder vom September 2015

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