Windungen und Verdrehungen in wechselwirkenden Galaxien

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Eine Computersimulation zweier kollidierender Galaxien ist in einer frühen Entwicklungsstufe zu sehen und zeigt einige der sich gewöhnlich entwickelnden Windungen und Krümmungen, die zu abweichenden Ausrichtungen zwischen einer Galaxie und ihrem Kern mit dem Schwarzen Loch führen. Hopkins 2012

Vor nahezu dreißig Jahren entdeckte der Infrared Astronomy Satellite, abgekürzt IRAS, daß es im Universum viele enorm leuchtkräftige Galaxien gibt, einige von ihnen mehr als Tausend mal heller als unsere eigene Galaxis, die aber bei optischen Wellenlängen praktisch unsichtbar sind. Der Grund ihrer optischen Düsternis liegt darin, daß ihr grelles Licht nicht von Sternen, das im sichtbaren zu beobachten ist, sondern von Staub stammt, der durch Sternentstehungsausbrüche auf Temperaturen von ungefähr 70 Kelvin (ungefähr 200 Grad Celsius unter 0 Grad Celsius) erwärmt wird; hier überwiegt die infrarote Strahlung. Leuchtkräftige Galaxien werfen nicht nur ein Licht darauf, wie sich Galaxien entwickeln und Sterne bilden, sie sind auch wie Laternen, die über kosmische Entfernungen hinweg gesehen werden können und dabei Wissenschaftlern bei der Untersuchung des vergleichsweise frühen Universums helfen.

Die IRAS-Galaxien sind infolge ihres hohen Anteils an diesem warmen Staub so leuchtkräftig. Astronomen vermuten, daß die meisten dieser Galaxien an sehr engen Begegnungen beteiligt gewesen sind, die heftige Sternbildung zur Folge hatten, da Gravitationseffekte interstellares Gas zu Sternen kondensieren ließ. Für Astronomen stellt sich die Frage, wie diese recht allgemeinen Schlußfolgerungen zu bestätigen und weiterzuentwickeln sind. CfA-Astronomen betreiben einen regen Forschungsaufwand, bei dem Computersimulationen von wechselwirkenden Galaxien eingesetzt werden, um die Leuchtkraft dieser Systeme zu berechnen, um aufzuklären, wie sich ihre Leuchtkraft mit der Zeit ändert und um den genauen Beitrag der Sternausbruchsaktivität zur Infrarot-Strahlung zu bestimmen.

Eine neue Arbeit der beiden CfA-Astronomen Lars Hernquist und Chris Hayward sowie ihrer Kollegen Philip Hopkins und Desika Narayanan untersucht sorgfältig die Wege, auf welche Art Galaxienkollisionen die Form der beteiligten Galaxien verzerren können, einschließlich Gestalt und Ausrichtung der Raumbereiche um ihre zentralen Schwarzen Löcher. Sie vergleichen die Orientierung der Zentralgebiete (gemessen an Scheiben und abströmenden Jets) mit den großräumigen Ausrichtungen der Heimatgalaxien. In ihren Computersimulationen, so schreiben sie, findet sich zwischen diesen Orientierungen nur ein schwacher Zusammenhang. Es zeigt sich, daß Abweichungen problemlos in die Simulation eingeführt werden können, indem riesige Klumpen aus Material in die Region um das Schwarze Loch fallen und dessen Drehrichtung ändern oder die Abweichungen entstehen allmählich, wenn sich Windungen in dem Gas der sich drehenden Galaxie bilden und entwickeln. Die Schlußfolgerung der Gruppe steht in ausgezeichneter Übereinstimmung mit den Beobachtungsdaten, namentlich, daß es eine nur schwache Beziehung zwischen der Lage der Drehachse einer Galaxie und ihrem Zentrum mit dem Schwarzen Loch gibt. Die Resultate werden helfen, Licht auf eine Reihe zusammengehöriger Fragen zu werfen, unter anderem, wie einfallendes Gas in einer Galaxie ihr Schwarzes Loch wirksam füttern kann und ob Licht aus der Kernregion beim Blick durch das Scheibenmaterial der Galaxie blockiert wird.

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