Schlagwort: Kollision

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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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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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