Galaktische Kollisionen

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

In einem Falschfarbenbild bei mehreren Wellenlängen die wechselwirkenden Galaxien M51A und M51B (das Whirlpool-System). Blau entspricht dem ultravioletten Licht von heißen, jungen Sternen, grün dem Licht entwickelter Sterne und rot kommt von warmem Staub, der von allen Sternen erwärmt wird. Eine neue Untersuchung wechselwirkender Galaxien wertet ihre Farben in diesem sehr weiten Spektralbereich aus. NASA / L. Lanz

 

Zusammenstöße zwischen Galaxien sind alltäglich. Ja die meisten Galaxien sind wahrscheinlich während ihrer Lebzeiten in eine oder mehrere Begegnungen verwickelt gewesen. Ein Beispiel ist unsere Milchstraße, die durch die Gravitation an die Andromeda-Galaxie, unsere Nachbarin, gebunden ist und der wir uns mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 50 Kilometer pro Sekunde nähern, um ihr vielleicht in etwa einer Milliarde Jahre zu begegnen. Man glaubt, daß Wechselwirkungen zwischen Galaxien eine heftige Sternentstehung in Gang setzen, da die Begegnungen das interstellare Gas auf irgend eine Art dazu bringen, sich in Sterne zu verdichten. Umgekehrt lassen diese angeregten Starbursts die Galaxien, insbesondere im infraroten Licht, aufleuchten und lassen einige Systeme in ihrer aktiven Phase hundert- oder sogar tausendfach heller strahlen als die Milchstraße. Viele der so entstandenen massereichen Sterne enden als Supernovae, deren explosiver Untergang die Umgebung mit Kohlenstoff, Sauerstoff und all den anderen Elementen anreichert, die für das Leben unabdingbar sind. Wechselwirkende Galaxien sind wichtig, nicht nur weil sie Licht darauf werfen, wie sich Galaxien entwickeln, Sterne entstehen und Elemente in das interstellare Medium gesät werden, sondern weil sie auch sehr hell sein können und über kosmologische Entfernungen hinweg sichtbar sind.

Die Einzelheiten galaktischer Kollisionen sind nur näherungsweise verstanden, teilweise, da die meisten beobachteten Wechselwirkungen verbunden sind mit Galaxien unterschiedlicher Größe, verschiedenem Aufbau und ungleicher Stadien gegenseitiger Beeinflussung. Da eine Interaktion über Milliarden Jahre abläuft, ist es nicht möglich, die gesamte Entwicklung der Ereignisse zu verfolgen. Forscher, die versuchen, die Entwicklung eines Zusammenpralls zu verstehen, können nur viele verschiedene Systeme in unterschiedlichen Zuständen beobachten und dann versuchen, für all die anderen Faktoren (wie Masse oder Form), die die Untersuchung beeinflussen könnten, Korrekturen vorzunehmen. Neue, weltraumgestützte Teleskope bieten einige Hilfe an, da sie bei allen Wellenlängen, vom Ultravioletten bis zum fernen Infrarot, beobachten können. Bei diesen Wellenlängen wird die meiste der durch Sternentstehung in Galaxien vorkommenden Aktivität wiedergegeben: mit UV entdeckt man die heißesten und jüngsten der neuen Sterne, das ferne IR spürt Staub auf, der von stellarer Strahlung erwärmt wird, die man auf anderem Wege nicht erkennt, während die mittleren Wellenlängen zahlreiche weitere zusätzliche Phänomene erfassen.

Lauranne Lanz, Andreas Zezas, Howard Smith, Matt Ashby, Giovanni Fazio, Lars Hernquist und Patrik Jonsson, Astronomen am CfA, haben mit Nicola Brassington, Elisabete da Cunha sowie Christopher Hayward neue Beobachtungen an einunddreißig wechselwirkenden Galaxien in vierzehn Systemen genutzt und die erste systematische Analyse der Energieverteilung von wechselwirkenden Galaxien über diesen wichtigen, breiten Spektralbereich veröffentlicht. Die Galaxien stammen aus einer Stichprobe, die alle Stadien der Wechselwirkung umfaßt – von den frühen Anfängen, als die Störung gerade erst begann, bis hin zu den letzten Abschnitten, wenn die Folgen der Kollision überdeutlich sind; die veröffentlichte Zusammenstellung enthält jede wechselwirkende Galaxie aus der Stichprobe, für die der vollständige Datensatz verfügbar war.

Das Team vermaß – und modellierte dann – diese Objekte bei fünfundzwanzig verschiedenen Wellenlängenbändern in dem Bemühen zu testen, wie Sternentstehung und damit in Beziehung stehende Galaxieneigenschaften bei einer Wechselwirkung beeinflußt werden. Sie berichten, daß die Strahlungsleistung und die Temperatur des Staubs ansteigen, während die Wechselwirkung vorankommt und den Nachweis erbringen, daß die Sternentstehungsrate wächst, während die Wechselwirkungsprozesse fortschreiten. Ein wenig überraschend war allerdings die Feststellung, daß, nachdem das Team die unterschiedlichen Galaxienmassen mit in die Rechnung einbezogen hatten, die Erhöhung der Sternentstehungsrate nicht wie erwartet so spektakulär ausgefallen ist. Dies reflektiert möglicherweise die begrenzte Größe der vorliegenden Stichprobe und/oder den Umstand, daß, da ausgelöste Sternentstehungsausbrüche auf kurze Zeiträume beschränkt sind, diese nur zufällig in der aktuellen Stichprobe unterrepräsentiert sind. Die Astronomen schließen mit dem Ausblick auf künftige Auswertungen, welche die Ergebnisse von Simulationen wechselwirkender Galaxien mit einzubeziehen, um einige der fehlenden Einzelheiten zu ergänzen.

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