Das Modellieren galaktischer Verschmelzungen

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Mit einem neuen Computerprogramm errechnetes optisches Bild für Sterne zweier miteinander kollidierender Galaxien nach 500 Millionen Jahren. P. Hopkins

 

Astronomen vermuten, daß viele Galaxien, einschließlich unserer eigenen Milchstraße, während ihrer Existenz Kollisionen erlebt haben, die miteinander vergleichbar sind. Obwohl Zusammenstöße von Galaxien einflußreich und verbreitet sind, ist das, was während dieser Begegnungen geschieht, nicht sehr gut verstanden. Es erscheint beispielsweise durchaus möglich, daß sich ein massereiches Schwarzes Loch (massereiche Schwarze Löcher) während der Wechselwirkungen bildet (bilden), sobald die beiden galaktischen Kerne sich einander nähern. Wechselwirkungen von Galaxien lösen auch intensive Sternentstehung aus, denn die Schwerkraft bewirkt während der Begegnungen, daß sich interstellares Gas zu Sternen verdichtet. Umgekehrt lassen die Sternentstehungsausbrüche die Galaxien aufleuchten, insbesondere bei infraroten Wellenlängen, und einige Systeme sind in der Zeit, in der die Starbursts ablaufen, um das hundertfache oder sogar vieltausendfache heller als die Milchstraße. Die Untersuchung dieser leuchtkräftigen Galaxien wirft nicht nur ein Licht darauf, wie sich Galaxien entwickeln und Sterne bilden; weil sie über kosmische Entfernungen wie Leuchtfeuer wirken, helfen sie den Forschern darüber hinaus, das frühe Universum zu untersuchen.

Dieser ganze eindrucksvolle Fortschritt hängt jedoch von einer genauen Einsicht in die Abläufe beim Verschmelzen und deren Funktionsweise ab. Die allgemeine Vorgehensweise besteht darin, viele örtliche Beispiele zu untersuchen, um ihr Verhalten in Gruppen einzuteilen, um diese Fälle dann mit Computerprogrammen, die Fusionen nachstellen, zu modellieren. Die Verbindung aus genauer Beobachtung und sorgfältiger Modellierung, schrittweise angewendet, hilft Forschern dabei, sowohl ihr Wissen über Galaxien als auch den physikalischen Parametern und Prozessen, die in die Modellierungsprogramme einfließen, zu verbessern. Die vorliegenden Daten erlauben es Astronomen wiederum damit zu beginnen, das entferntere Universum zu untersuchen, wo die Objekte nicht so leicht zu messen sind.

CfA-Astronom Lars Hernquist und fünf seiner Kollegen (von denen viele seine Studenten waren) haben jetzt gezeigt, daß Rückkopplungsprozesse von Seiten der Sternentstehungsausbrüche eine wichtige Rolle bei der Frage spielen, wie sich verschmelzende Galaxien entwickeln, zumindest wenn zwei massereiche Galaxien kollidieren. Frühere Modelle berücksichtigten nicht in vollem Umfang die Rolle, die das Gas spielt, das durch die Strahlung eines Sternentstehungsausbruchs weggetrieben wird, das aber manchmal auf die Galaxie zurückfallen kann. Die neue Arbeit ist vor allem erfolgreich, wenn es um die Beschreibung der Sternbildung in Schweifen und Brücken wechselwirkender Systeme geht, etwas, das frühere Betrachtungen vermissen ließen.

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