Galaxienverschmelzungen geben Aufschluss über das galaktische Evolutionsmodell

Ein australischer Astronom hat ein jahrhundertealtes Rätsel darüber gelöst, wie sich Galaxien von einem Typ zum anderen entwickeln. Dieselbe Studie zeigt, dass die Milchstraße, die Galaxie, in der wir leben, nicht immer eine Spirale war. Die Arbeit von Professor Alister Graham von Swinburne Astronomy Online nutzt neue und alte Erkenntnisse und Beobachtungen, um aufzudecken, wie Galaxienartbildung stattfindet. Die Forschung erscheint in den Monthly Notices der Royal Astronomical Society.

In den 1920er und 1930er Jahren erstellten der Astronom Edwin Hubble und andere eine Sequenz unterschiedlicher Galaxienanatomie, die heute als Hubble-Sequenz oder Hubble-Stimmgabeldiagramm bekannt ist. Es fehlen Evolutionspfade, es wird jedoch immer noch häufig zur Klassifizierung von Galaxien anhand ihres visuellen Erscheinungsbilds verwendet.

Galaxien können Milliarden von Sternen enthalten, die geordnet kreisförmige Umlaufbahnen in einer überfüllten Scheibe verfolgen oder chaotisch in einem kugel- oder ellipsenförmigen Schwarm umherschwirren. Diese Scheiben können Spiralmuster beherbergen, wobei solche Spiralgalaxien ein Ende der seit langem bestehenden Hubble-Sequenz definieren.

In dieser Sequenz wurden linsenförmige Galaxien, sogenannte Lentikulargalaxien mit einer zentralen Kugelstruktur in einer spirallosen Scheibe, als Brückenpopulation zwischen scheibendominierten Spiralgalaxien wie unserer Milchstraße und elliptisch geformten Galaxien wie M87 betrachtet.

In der neuen Studie analysierte Professor Graham optische Bilder des Hubble-Weltraumteleskops und Infrarotbilder des Spitzer-Weltraumteleskops von 100 nahegelegenen Galaxien. Durch den Vergleich ihrer Sternmasse und der Masse des zentralen Schwarzen Lochs entdeckte er zwei Arten von linsenförmigen Galaxien: alte und staubarme und staubreiche.

Die staubreichen Lentikulargalaxien entstehen aus der Verschmelzung von Spiralgalaxien. Spiralgalaxien können einen kleinen zentralen Sphäroid sowie eine Scheibe haben, die Spiralarme aus Sternen, Gas und Staub enthält, die sich vom Zentrum aus winden. Die staubigen Linsengalaxien weisen deutlich mehr Sphäroide und Schwarze Löcher auf als die Spiralgalaxien und die staubarmen Linsengalaxien.

In einer Wende der Ereignisse hat Professor Grahams Forschung gezeigt, dass sich Spiralgalaxien auf halbem Weg zwischen den beiden Arten linsenförmiger Galaxien befinden.

„Dadurch wird unsere beliebte Galaxiensequenz neu gezeichnet“, sagt Professor Graham, „und, was noch wichtiger ist, wir sehen jetzt die Evolutionspfade durch eine Galaxie-Hochzeitssequenz oder das, was die Wirtschaft als Übernahmen und Fusionen bezeichnen könnte.“

Wenn die staubarmen linsenförmigen Galaxien Gas und Material ansammeln, kann dies durch die Schwerkraft ihre Scheibe stören, ein Spiralmuster induzieren und die Sternentstehung vorantreiben, wodurch sich ihre Struktur und Form verändert.

Die Milchstraße verfügt über mehrere kleinere Satellitengalaxien wie Sagittarius und Canis Major, und ihre Struktur offenbart eine reiche Geschichte an Akquisitionen. Die Milchstraße war wahrscheinlich einst eine staubarme Linsengalaxie, die Material ansammelte, einschließlich des Satelliten Gaia Sausage-Enceladus, und entwickelte sich im Laufe der Zeit zu der Spiralgalaxie, in der wir heute leben. Tiefenaufnahmen unzähliger bodengestützter Teleskope haben in den letzten Jahren gezeigt, dass dies ein gemeinsames Merkmal von Spiralgalaxien ist.

Einige Akquisitionen werden dramatischer sein. Eine solche Hochzeit ist in 4 bis 6 Milliarden Jahren möglich, wenn die Milchstraße und die Andromeda-Galaxie kollidieren.

Ihre Kollision wird die aktuellen Spiralmuster in beiden Galaxien zerstören, eine verschmolzene Galaxie mit einem dominanteren Sphäroid hervorbringen, viele Staubwolken aufwerfen und mit einer Zunahme der Masse des zentralen Schwarzen Lochs einhergehen. Es wird zur Geburt einer staubreichen linsenförmigen Galaxie führen.

Die anschließende Verschmelzung zweier staubiger linsenförmiger Galaxien scheint ausreichend zu sein, um ihre Scheiben vollständig zu löschen und eine elliptisch geformte Galaxie zu schaffen, die nicht in der Lage ist, kalte Gaswolken mit Staub zurückzuhalten.

In gewisser Weise erscheinen die staubarmen Linsengalaxien als Fossilienbestand der Urgalaxien des Universums. Diese von Scheiben dominierten Galaxien sind sehr alt und häufig. Die Verschmelzung zweier dieser Galaxien im jungen Universum könnte die jüngste Beobachtung einer massiven, von Sphäroiden dominierten Galaxie durch das James Webb-Weltraumteleskop erklären, als das Universum 700 Millionen Jahre alt war. Darüber hinaus hat die neue Forschung auch gezeigt, dass die Verschmelzung zweier elliptischer Galaxien ausreicht, um die derzeit massereichsten Galaxien des Universums zu erklären, die in den Zentren von Galaxienhaufen mit 1000 Mitgliedern beobachtet werden. Professor Graham weist darauf hin, dass viele Hinweise bekannt waren, aber noch nicht zusammengefasst wurden ein stimmiges Bild. Er sagt: „Die Dinge fügten sich zusammen, als man erkannte, dass die linsenförmigen Galaxien nicht die einzige Brückenpopulation sind, als die sie lange dargestellt wurden.“

Die neue Arbeit bedeutet, dass Galaxien nun ihren Stammbaum haben. „Es ist das Überleben des Stärksten da draußen“, sagt Professor Graham, „was letztendlich bedeutet, dass die Sphäroide über die Scheiben herrschen.“ Er fügt hinzu: „Die Astronomie hat jetzt eine neue Anatomiesequenz und schließlich eine Evolutionssequenz, in der Galaxienartbildung durch die unvermeidliche Vermählung von Galaxien erfolgt, die durch die Schwerkraft bestimmt wird.“

Medienkontakte

Gurjeet KahlonRoyal Astronomical SocietyMob: +44 (0)7802 [email protected]

Dr. Robert MasseyRoyal Astronomical SocietyMob: +44 (0)7802 [email protected]

Wissenschaftliche Kontakte

Professor Alister GrahamSwinburne University of [email protected]

Weitere Informationen

Die Forschung erscheint in „Resequencing the Hubble Sequence“, Alister Graham, veröffentlicht in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, im Druck.

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