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Telegramm 18: Die Evolution der Galaxien

Der Astronom Edwin Hubble, der Entdecker der Expansion des Universums,  entwickelte auch ein System zur Klassifizierung von Galaxien. Er ordnete sie nach ihrem optischen Erscheinungsbild in einem Diagramm, das die Form einer Stimmgabel hat. Den Griff der Stimmgabel bilden die elliptischen Galaxien, die rund oder eher langgestreckt erscheinen (E0-E7). An der Verzweigungsstelle zu den Zinken mit den Spiralgalaxien ist eine flache Scheibe (S0), sozusagen eine Spirale ohne Spiralarme. Die Spiralgalaxien unterteilten sich in gewöhnliche Spiralen (S)  und Balkenspiralen (Sb), die sich jeweils in der Ausprägung des Kernbereichs und der Spiralarme unterscheiden (Sa-Sc, SBa-SBc). Außerhalb des eigentlichen Stimmgabeldiagramms ordnete Hubble die irregulären Galaxien ein, bei denen es sich um Sternansammlung ohne erkennbare Ordnungsstruktur handelt.

Hubble´s Stimmgabel-Diagramm zur Klassifizierung der Galaxien. Quelle: Wikipedia

Ein Gruppe europäischer Astronomen erstellte Stimmgabeldiagramme naher und ferner Galaxien. Wegen der konstanten Lichtgeschwindigkeit sehen wir ferne Galaxien so wie sie früher einmal waren, während wir nahe Galaxien in etwa dem heutigen Zustand erblicken, wobei ein paar Millionen Jahre hier ohne Bedeutung sind.

In ihre Untersuchung nahmen die Wissenschaftler 116 nahe und 148 ferne Galaxien auf. Letztere zeigten das Universum von vor 6 Milliarden Jahren.

Überraschenderweise wiesen die Stimmgabeldiagramme beider Galaxiengruppen beträchtliche Unterschiede auf:

Vor 6 Milliarden Jahren gab es wesentlich mehr irreguläre Galaxien als heute. Umgekehrt war der Anteil an Spiralgalaxien damals deutlich geringer. Innerhalb der letzten 6 Milliarden Jahre müssen sich also viele irreguläre Galaxien in Spiralgalaxien verwandelt haben, so die einzig mögliche Schlußfolgerung. Das ist aber nur möglich, wenn Galaxien zusammenstoßen und dabei verschmelzen.

Galaxienverteilung früher und heute. Quelle: Hubble/ESA

Bisher dachte die meisten Astronomen, daß die Anzahl der Galaxienkollisionen schon vor 8 Milliarden deutlich abgenommen hat. Das kann so nicht stimmen. Vielmehr ist davon auszugehen, daß es mindestens noch bis vor 4 Milliarden Jahren in unserem Universum recht turbulent zuging.

Auch die Annahme, daß bei der Verschmelzung zwei oder mehrerer Galaxien sehr häufig elliptische Galaxien entstehen, ist nun kaum noch haltbar, denn entgegen den Erwartungen sieht man in den beiden Stimmgabeldiagrammen keine nenenswerten Veränderungen in der Häufigkeit der elliptischen Galaxien.

Die ursprüngliche Annahme stützte sich auf die Beobachtung, daß elliptische Galaxien nur wenig Gas enthalten, mit der Folge einer sehr geringen Sternentstehungsrate. Bei der Kollision von Galaxien würde es dann durch die Gezeitenkräfte zu einem enormen Anstieg der Sternentstehungsrate kommen, so meinte man. Durch diesen vor allem im Zentrum stattfindenden Sternentstehungsausbruch werde nahezu alles Gas weggeblasen und übrig bliebe häufig eine elliptische Galaxie.

Die Wissenschaftler haben aufgrund der neuen Ergebnisse jetzt eine neue Theorie. Sie vermuten, daß immer dann Spiralgalaxien aufgebaut werden, wenn die verschmelzenden irregulären Galaxien viel interstellares Gas enthalten, was in einem erheblich jüngeren Universum wohl auch zumeist der Fall war.

Diese Theorie deckt sich vielleicht auch mit dem jüngsten Befund, daß unsere Milchstraße, eine Spiralgalaxie(!), im Laufe ihres Lebens mehrere Zwerggalaxien verschluckt und dadurch erst ihre heutige Gestalt und Größe erreicht hat. Zwerggalaxien sind aber in den meisten Fällen entweder irregulär oder elliptisch (vgl. Telegramm 15).

Quelle: http://www.spacetelescope.org/

Jens Christian Heuer

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