GALAXIEN

 
 

Aufbau unserer Milchstraße

 
 
Die Milchstraße ist eine durchschnittlich große, spiralförmige Galaxie und soll hier als ein typischer Vertreter beschrieben werden. Ihre zahlreichen Spiralarme winden sich um eine zentrale, etwa 10 000 Lichtjahre dicke Aufwölbung (bulge). Hier sind die Sterne dichter beieinander als in den Armen, wo man mehr interstellare Staub- und Gaswolken findet. Die jungen Sterne werden als Population I bezeichnet. Sie enthalten relativ viele schwere Elemente, die in früheren Sterngenerationen entstanden sind.

Kern

In dem bulge der Galaxie ist ihr Kern eingebettet. Er enthält etwa 2% der Masse der gesamten Galaxie. Die starke Radiostrahlung, die das Zentrum emittiert wird heute mit einem gigantischen Schwarzen Loch erklärt.

 
 

Scheibe

Der Durchmesser dieser Scheibe beträgt etwa 100 000 Lichtjahre, sie enthält die Spiralarme
Die Ebene der Spiralarme hat eine Dicke von 1000 bis 4000 Lichtjahren. Die Sonne befindet sich im Orionarm 26 000 Lichtjahre vom Kern entfernt und braucht 250 000 Millionen Jahre, um das galaktische Zentrum zu umkreisen.

 
 

Spiralarme:

Es werden in Spiralarmen viele Gasnebeln, offene Sternhaufen und massereiche sowie  leuchtkräftige Sterne beobachtet. Diese leuchtkräftigen Sterne können nicht älter als 10 Millionen Jahre sein. Daraus kann man schließen, dass die Spiralarme der Ort der Sternentstehung sind. Diese Sterne gehören zur jungen Population I.
Zugleich wird seitens der Theorie postuliert, dass Gaswolken mindestens 1000 Sonnenmassen haben müssen, um sich gravitativ zusammen ziehen zu können. Dieser Prozess würde ohne auslösende Störung alleine 100 Millionen Jahren dauern.
Eine Möglichkeit der auslösenden Störungen können Spiralarme liefern, bei denen man niedrige Gravitationspotentiale (Dichtewellen etwa wie Schallwellen in Luft) annimmt, die in der galaktischen Scheibe umherlaufen. Dabei sind die Spiralarme Zonen erhöhter Materiedichte (Potentialtopf, in den Materie hinein fällt) und erhöhter Sternenstehung, die sich unabhängig von den Sternen durch die Scheibe bewegen.
Da die Gravitationswelle (die den Spiralarm verursacht) langsamer um das Zentrum der Galaxie läuft als die Materie, holt die Materie (Sterne oder Gas) die Gravitationswelle ein. Am Ende der Gravitationsmulde wird die Bewegung der Materie verlangsamt und es kommt dort zur Verdichtung, was die Sternentstehung fördert. 
Jedoch verbleibt die Materie nicht in der Potentialmulde, sondern verlässt diese mit ihrer ursprünglichen Geschwindigkeit und eilt somit der Gravitationswelle voraus. Je älter die Objekte sind desto weiter voraus laufen diese vor der Gravitationswelle.
Aufbau der Spiralarme (Bild)
Vor der Stoßwelle befinden sich Regionen mit Wasserstoffnebeln (siehe Gasnebel). dort befinden sich auch viele Protosterne, junge Sterne des T-Tauri-Typs und Herbig-Haro-Objekte. Während das Gas die Stoßwelle durchwandert, es ist meist schneller als die Stoßwelle, bilden sich heiße O – und B  Sterne.
Während ihrer Lebenszeit bewegen sich Sterne von ihren Geburtsstätten weg und verteilen sich auf die Scheibe. Besonders massereiche und leuchtkräftige Sterne können sich allerdings aufgrund ihrer kürzeren Lebensdauer nicht soweit von ihrem Entstehungsgebieten entfernen, weswegen diese Gebiete dann als helle Spiralarme hervortreten. Daher gehören zu den dort befindlichen stellaren Obj

ekten vor allem Sterne der Spektralklassen O und B, Überriesen und Cepheiden, alle sind jünger als 100 Millionen Jahre und sehr hell. Sie stellen jedoch einen geringen Prozentsatz der Sterne in einer Spiralgalaxie. Der größte Teil der Masse eines solchen Sternensystems besteht aus alten, massearmen Sternen, die sich (aufgrund ihrer höheren Lebenserwartung) von ihrem Entstehungsort weiter entfernt haben. Der "Zwischenraum" zwischen den Spiralarmen ist also nicht leer, sondern einfach nur weniger leuchtstark
Spiralgalaxie Aufsicht (Beispiel: M101) Aufbau der Spiralarme (Bild
 

Entstehung der Spiralarme

Die oben beschriebene Dichtewellentheorie ist im Wesentlichen anerkannt.

  • Durch zufällige Anhäufung von Materie oder durch andere Störungen bilden sich Gravitationsmulden aus, das heißt, es entstehen Linien mit höherem Gravitationspotential als die Umgebung, so genannten Dichtewellen.
  • Die Dichtewellen rotieren starr um das Zentrum der Galaxie. Sind sie gekrümmt; ihr Bauch eilt voraus. Die Rotationsformen der Spiralarme (gerade oder gekrümmt) können durch Simulationsrechnungen von gravitativen Wechselwirkungen der Verteilung von Sterne und interstellarem Gas nachvollzogen werden.
  • In einer bestimmten Entfernung vom Zentrum stimmen Rotationsgeschwindigkeit der Sterne mit der Dichtewelle überein. In Sonnennähe ist die Dichtewelle nur halb so schnell wie die Materie (125 km/sec).
  • Es wird die Dichtewelle also von der Materie überholt. Es strömt Gas von der Innenseite her ein und wird komprimiert; es bildet sich eine Stoßwelle.
  • In diesen Stoßwellen bilden sich Dunkelwolken, heiße und kalte Gasnebel. Durch diese Stoßwelle wird das Gas dann zur Bildung von Sternen angeregt.
  • Ungeklärt bleibt, woher die Dichtewellen laufend Energie beziehen und wie sie überhaupt entstehen konnten. Eine mögliche Antwort darauf wäre: dass Dichtewellen entstehen, wenn sich viele Sterne gleichzeitig bewegen. (Simulationsrechnungen)  
 

Rotation einer Spiralgalaxie:

Durch Messungen der Geschwindigkeiten der Sterne in Abhängigkeit des Abstands vom galaktischen Zentrum, hat man festgestellt, dass die Rotation der Galaxie zum Rand hin kaum geringer wird. Legt man die Masse der sichtbaren Materie zugrunde, erwartet man jedoch eine deutliche Abnahme der Rotationsgeschwindigkeit mit zunehmender Entfernung vom Zentrum der Galaxie. Diese Diskrepanz zur Beobachtung kann zur Zeit nur dadurch erklärt werden, dass erheblich mehr unsichtbare Masse (dunkle Materie) vorhanden sein muss.
Aufgrund von Bewegungsrechnungen in Spiralgalaxien wird die Dunkle Materie im Halo vermutet. Dies würde auch die Bindung der Kugelsternhaufen durch Gravitation an die Galaxie erklären.
Dunkle Materie: Dieser Stoff macht sich durch Gravitation bemerkbar, hat aber keine Wechselwirkung mit Licht.
Eine neue Theorie kann die Rotation der Galaxie ohne dunkle Materie erklären: Da die sich bewegenden Sterne einer Galaxie selbst das Gravitationsfeld erzeugen, muss nach Ansicht einiger Astrophysiker die allgemeine Relativitätstheorie anstelle der Newtonsche Gravitationstheorie (Keplersche Gesetze) verwendet werden. Dadurch werden Nichtlinearitäten bei der Bewegung der Galaxie berücksichtigt und man erhält ganz zwanglos eine korrekte Beschreibung der Rotation wie man sie beobachtet.

 

 

 

 

 

 

 

Halo

Der Halo ist der sphärische Raum um der Galaxie, den sie vor der Kontraktion eingenommen hat. In ihm befinden sich Kugelsternhaufen, die vor der Kontraktion der Galaxie entstanden sind. Sie sind auch sehr alt weil sie eine kleine Masse und damit eine lange Lebensdauer besitzen. Auch die chemische Zusammensetzung der Halosterne spiegelt ihr großes Alter wider. In ihren Spektren sind fast keine schweren Elemente zu finden. Sie entstanden als kaum schwere Elemente in Sternen vorheriger Generationen erbrütet waren. Die Halo-Sterne gehören zur alten Population II.

 

Population

 

In der Astronomie wird mit Population eine Gruppe von Sternen in einer Galaxie bezeichnet, deren räumliche Verteilung, Bewegung, Alter und Metallizität ähnlich sind.
Die Klassifikation geht auf Walter Baade (1944) zurück. Sie ist nützlich für die Beschreibung von Spiralgalaxien wie der Milchstraße, auch wenn das heutige Bild dieser Objekte wesentlich komplexer ist. Anfangs wurde zwischen zwei Hauptpopulationen unterschieden (Population I und II) und über eine dritte spekuliert. Später erlaubten genauere Messergebnisse eine feinere Einteilung. Obschon der Zeitpunkt der Entstehung des Sterns ein Charakteristikum einer Population ist, hat die sie bezeichnende römische Zahl nichts mit ihrem Entstehungszeitpunkt zu tun.

Population III
Metall-freie Sterne, die als schwerstes Element Lithium 7 enthalten, welches beim Urknall entstanden ist. Man glaubt, dass diese extrem massereichen Sterne im frühen Universum entstanden sind.

Population II
Metall-arme Sterne, die relativ wenige Elemente schwerer als Lithium enthalten. Sie entstanden als im Universum noch keine oder wenig schwerere Elemente erbrütet waren, das heisst überwiegend älter als 6 Milliarden Jahre sind. Die heute noch lebenden Sterne müssen massearm sein. Sie sind im Halo der Galaxien und in Kugelsternhaufen zu finden.   
Eine interessante Eigenheit der Sterne der Population II ist, dass sie einen höheren Anteil alpha Elemente besitzen (Sauerstoff, Silizium, Neon) besitzen. Was nach einer gängigen Theorie das Resultat Supernovae Typ II ist, die zur damaligen Zeit relativ häufiger als der Typ Ia waren. Bei einer Supernova Typ Ia entsteht auch Eisen, welches in Sternen der Population II nicht vorhanden ist.

Population I
Matall-reiche Sterne, die sich in den Scheiben der Galaxien befinden. Unsere Sonne ist ein Beispiel für diese Population. Diese Sterne sind jungen Sterne

 
 
 

Klassifikation von Galaxien

  1. Aktive Galaxien
  2. Normale Galaxien
  3. Verschmelzende Galaxien
  4. Starburst-Galaxien
 
 
 

1) Aktive Galaxien

Zur Klasse der aktiven Galaxien gehören folgende Typen:

  1. Quasare
  2. Seyfert-Galaxien
  3. BL Lacerta – Objekte
  4. Blazar
  5. Radiogalaxien

 

Alle Typen beschreiben das gleiche astronomische Objekt, je nach Aufsicht auf das Objekt, kann dies nur mit bestimmten Beobachtungsmethoden erkannt werden.
Historisch gesehen wurden die Objekte nach Beobachtungstechniken klassifiziert und erst später in der gleichen Objektklasse zusammengeführt.

 
  n diesem Bild ist der prinzipielle Aufbau eines Quasars beziehungsweise einer Galaxie mit einem aktiven Kern (z.B. eines Quasars)  skizziert.
Im Zentrum einer aktiven Galaxie befindet sich ein schwarzes Loch. Wenn Materie aus der Umgebung in dieses Zentrum stürzt, bildet sich eine Akkretionsscheibe. Die Materie trifft fast immer schräg auf das Schwarze Loch und bildet eine rotierende Scheibe. Die Materie nähert sich dem zentralen schwarzen Loch mit zunehmender Geschwindigkeit auf einer Spiralbahn. Im innersten Teil gibt es ein Übergangsgebiet zwischen Akkretionsscheibe und Schwarzen Loch, wo die Materie einerseits vom Schwarzen Loch aufgenommen und andererseits auch in die Jets abgelenkt wird. Hier verlässt das heiße Plasma mit relativistischer Geschwindigkeit die Galaxie. Die Länge des Jets kann bis zu mehrere Millionen Lichtjahre betragen.
 
 

1.1 Quasar

Quasar ist ein Kurzwort, zusammengesetzt aus quasistellare Radioquelle. Die Bezeichnung qusistellar kommt vom Erscheinungsbild. Die Quasare sind im sichtbaren Wellenlängenbereich nur als Punkt zu sehen. Heute werden Quasare den aktiven Galaxien zugeordnet, die sehr weit entfernt sind: Typischerweise einige Milliarden Lichtjahre. Durch die große Entfernung können wir die Galaxien als Ganzes nicht sehen, sondern nur den extrem hellen aktiven Kern, der uns sternförmig erscheint.
Quasare sind starke, oft veränderliche, Radioquellen. Diese Radiostrahlung ist Synchrotronstrahlung, die entsteht, wenn Elektronen, die vom Zentrum ausgehen durch Magnetfelder beschleunigt werden. Es entsteht Synchrotronstrahlung.
Die Quasare sind hell und eignen sich gut zur Entfernungsbestimmung durch Rotverschiebung der Spektralllinien. Da die Quasare typischerweise 10 Milliarden Lichtjahre entfernt sind, beobachten wir Objekte, die den Zustand des jungen Kosmos widerspiegelt.
Die gegenwärtigen Quasarmodelle gehen im Allgemeinen davon aus, dass sich im Kern der Quasargalaxie ein Schwarzes Loch mit einigen Millionen Sonnenmassen befindet. Aus einer rotierenden Scheibe stürzt Materie auf das Schwarze Loch. Dies führt zu einer starken Aufheizung der Scheibenmaterie. Eine so starke Aufheizung kann nur durch Gravitationsenergie verursacht werden, also durch auftreffende Materie.
Seine Akkretionsscheibe, die über ein starkes Magnetfeld verfügt, welches einen kleiner Anteil des Materiestromes in zwei Teile reißt und in Bahnen entlang der Feldlinien des Magnetfeldes zwingt. Anschließend werden beide Ströme senkrecht zur Ebene der Akkretionsscheibe (einer auf jeder Seite) mit relativistischer Geschwindigkeit in die umgebende Galaxie und den weiteren Weltraum abgestoßen. Diese so genannten „Jets““, können dann im Radiowellenlängenbereich beobachtet werden und besitzen eine Länge von mehreren Millionen Lichtjahren.
Die maximale Lebensdauer von Quasaren beträgt einige 100 Millionen Jahre, da dann kein Futter mehr vorhandene ist, und das Schwarze Loch an sich nicht leuchtet, sondern nur durch die Einsturzenergie der Materie aus der Akkretionsscheibe die Leuchtkraft erhält.

Siehe 3C 273

 
 

1.2 Seyfert-Galaxien

Sie sind schnell rotierende aktive Galaxien. Hierbei handelt es sich überwiegend um Spiralgalaxien mit sehr aktiven Kernen.
Typ I: Der Blick ins Zentrum der aktiven Galaxie ist möglich. Helle und breite Emissionslinien werden beobachtet.
Typ II: Hier hat man keine direkte Sicht auf den aktiven Kern, der durch den Staubtorus bedeckt wird (Bild). Vielmehr werden sie durch stark gestreute Radiostrahlung, die aus dem Kern kommt, charakterisiert.

 

1. 3 BL Lacertae – Objekte

Das erste Objekt dieser Art wurden 1929 von Cuno Hoffmeister im Sternbild Eidechse (Lacerta) entdeckt. Hoffmeister klassifizierte es als veränderlichen Stern und so erhielt es den Präfix BL, da man die Veränderlichen Sterne alphabetisch aufsteigend indiziert.
Dies sind elliptische Galaxien mit aktivem Kern, der innerhalb von Tagen bis Monaten Lichtschwankungen von einigen Größenklassen zeigen.

 

1.4 Blazar

Zusammen gesetzt aus „BL Lacertae“ und „Quasar“. Der Unterschied eines Blazars zu einem BL-Laerta-Objekt ist die höhere Energieabgabe eines Blazars durch sein supermassereiches schwarzes Loch.
Ihr Kern hat eine vielfach erhöhte Emission von Strahlenenergie bzw. Teilchen im Vergleich zu anderen Galaxien. Aus deren Zentrum kommt jeweils bis zu 50 Prozent der von der ganzen Galaxie abgegebenen Strahlung.  
In seinem Zentrum muß sich wohl ein super massereiches schwarzes Loch befinden, um welches eine Akkretionsscheibe entstanden ist. Durch die innere Reibung wird die Materie ultra hoch erhitzt. Bei Temperaturen von vielen Millionen Grad strahlt das Gebilde im Röntgenlicht, ja sogar mit harter Gammastrahlung.
Ein Teil der Substanz, die jetzt nur noch als Plasma vorliegt (geladene Teilchen, Elektronen, Protonen) wird entlang der Magnetfeldlinien bis in hochrelativistische Bereiche beschleunigt und schießt an den Polen als Jet heraus. Wenn dann dieser Jet- Strahl ziemlich genau (mit bis zu 15° Abweichung) in unsere Blickrichtung weist (siehe nebenstehende Skizze), so sehen wir einen Blazar.
Die Energie der Gammastrahlungs-Quanten ist mit bis zu 200 eV (Elektronenvolt) etwa 200 Millionen mal höher als die Röntgenquanten eines medizinischen Geräts, welche 100 keV haben.
Bei den Blazaren schwankt die Emission von Strahlungsenergie bzw. Teilchen viel stärker und schneller als bei Quasaren (binnen Stunden bis Wochen). Sie erscheinen uns wie eine punktförmige Lichtquelle, stark polarisiert und nahezu frei von Spektrallinien.

 

1.5 Radiogalaxien

Einer Theorie zufolge bilden sie sich aus langsam rotierenden aktiven Galaxien.
Riesige Plasmawolken werden symmetrisch aus dem Zentrum ausgeworfen, dabei wird die Radiostrahlung weit außerhalb der sichtbaren Galaxie emittiert.
Energiequelle von Radiogalaxien ist ein massereiches Schwarzes Loch im Galaxienkern, das einerseits Materie aufsaugt, aber auch in seiner Nähe ionisierte Materie auf Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, Magnetfelder erzeugt und in den Materiestrahlen (Jet) auswirft. Die Radiostrahlung entsteht durch Synchrotronstrahlung in den Materiestrahlen und den Gebieten, in denen sie auf das intergalaktische Medium auftreffen

  Unter Synchrotronstrahlung wird verstanden, wenn geladene Teilchen mit hohen Geschwindigkeiten in Magnetfeldern abgebremst werden. Durch diese Richtungsänderung emittieren die geladenen Teilchen Radiostrahlung.
 

Theorie zum Ursprung der Schwarzen Löcher im Zentrum der Galaxien

Da bei allen aktiven Galaxien ein Schwarzes Loch im Zentrum vermutet wird, (denn dies ist die einzige Erklärungsmöglichkeit für die hohe Energieemission,) und gleichzeitig aktive Galaxien ein Entwicklungsstadium für die Galaxien sind, wirft sich die Fragen auf woher diese Schwarzen Löcher kommen.
Anfang der 1970er Jahre stellte Stephen W. Hawking als Erster schon die Vermutung auf, neben den durch Supernovae entstandenen Schwarzen Löchern könnte es auch so genannte primordiale Schwarze Löcher geben. Das sind Schwarze Löcher, die sich bereits im Urknall in Raumbereichen gebildet haben, in denen die lokale Massen- und Energiedichte genügend hoch war (rechnet man die ständig abnehmende Materiedichte im Universum zurück, so findet man, dass sie in der ersten tausendstel Sekunde nach dem Urknall die Dichte des Atomkerns überstieg). Auch der Einfluss von Schwankungen der gleichmäßigen Dichteverteilung im frühen Universum war für die Bildung von primordialen Schwarzen Löchern ausschlaggebend, ebenso die beschleunigte Expansion während der Phase unmittelbar nach dem Urknall. Die Existenz von primordialen Schwarzen Löchern ist allerdings keineswegs gesichert.

 
 

2) Normale Galaxien

Galaxien können sehr unterschiedliche Erscheinungsformen besitzen. Abgesehen davon, dass viele von ihnen in der Seitenansicht linsenförmig aussehen, stellen sie sich bei einem Blick von oben sehr unterschiedlich dar. Von der Erde aus kann immer nur eine Seite der Objekte am Himmel gesehenen werden und so ist es teilweise schwierig die Form einer speziellen Galaxie zu erkennen. Andererseits gibt es so viele von ihnen, dass es möglich ist, zumindest grundsätzliche Strukturformen zu erkennen. Astronomen unterteilen die Galaxien in die folgenden Grundformen (nach Hubble). Man geht davon aus, dass diese Typen keine Entwicklungsreihe darstellen, sondern dass sich die Galaxien abhängig von dem vorhandenen Material und dem Drehimpuls zu einem dieser Typen entwickelt haben. Der Drehimpuls stellt ein Unterscheidungsmerkmal dar, der beschreibt wie stark sich die Galaxie um das Zentrum

  Klassefikation nach Hubble:
   
 
 

Irregulären Galaxien (Irr)

Ihr Drehimpuls ist besonders hoch, betrachtet man das gesamte elektromagnetische Spektrum, so stellt man fest, dass Galaxien dieses Typs abgeplattet sind. Wegen der zu geringen Masse dieses Typs, können sie keine Spiralarme ausbilden.

 

Als Beispiel für eine irreguläre Galaxie hier ein Bild derKleinen Magellanischen Wolke. Sie ist ein Begleiter unserer Galaxie und von der Südhalbkugel aus zu sehen. Ihre Entfernung beträgt 170 000 Lichtjahre.

 
 

Spiralgalaxie

Bei den Balkengalaxien (SB) ist der Kern der Galaxie von oben gesehen sehr lang gestreckt während er bei den Spiralgalaxien (S) eher rund erscheint. Auch die Aufwicklung der Spiralarme kann einer Galaxie ein charakteristisches Aussehen verleihen und führt sowohl bei den Balken- wie bei den Spiralgalaxien zu den Unterordnungen a, b und c.

 
 
Andromedanebel, Typ SAb, Entfernung 2,2 Millionen Lichtjahre.
 
 
Balkenspirale NGC 1300 , Typ SBb, Entfernung 69 Millionen Lichtjahre im Sternbild Eridanus.
 
 

Die elliptischen Galaxien

Beginnen bei sehr rund (E0) und werden über sieben Stufen immer abgeflachter.
Sie bilden keine Spiralarme weil der Drehimpuls von sehr gering bis gleich Null reicht. Auch fehlt ihnen die interstellare Materie. Über die Ursache besteht noch keine Klarheit:

  • 1 Theorie: Sie waren ursprünglich ähnlich den Spiralgalaxien aufgebaut, durch einen Zusammenstoß mit einer anderen Spiralgalaxie ging sowohl Drehimpuls als auch interstellare Materie verloren.
  • 2. Theorie: Die ursprünglich vorhandene Materie ging durch den Ausstoß riesiger Plasmawolken, wie bei den Radiogalaxien, verloren.

Einige dieser elliptischen Galaxien besitzen einen großen Halo mit 1 Million Lichtjahre Durchmesser. (Halodurchmesser der Milchstraße 0,165 Millionen  Lichtjahre)

M 105 Typ E1, Entfernung 11 Millionen Lichtjahre im Sternbild Löwe.

 
 

3) Verschmelzende Galaxien

Sie besitzt eine hohe Sternentstehungsrate und zudem zwei supermassive Schwarze Löcher im Zentrum, da hier zwei Galaxien kollidieren.
Der Abstand der Sterne in einer Galaxie ist so groß, dass zwei Galaxien verschmelzen können, ohne dass ihre Sterne miteinander kollidieren. Bei der Kollision zweier gleich großen Galaxien werden das Gas und der Staub aus den neu entstehenden Galaxie heraus gefegt. Gleichzeitig werden beide Muttergalaxien einen Großteil ihres Drehimpulses verlieren und zu einer Galaxie werden, die in der Klassifikation mehr in Richtung E0 liegt.
Verschmelzen zwei unterschiedlich große Galaxien, so nimmt die Größere interstellare Materie sowie den Drehimpuls der kleineren Galaxie in sich auf.

Antennengalaxie NGC 4038/4039 Typ SA und SB, Entfernung 60 Mio Lichtjahre im Sternbild Rabe.

 
NGC 6240im Sternbild Schlangenträger: Die beiden Schwarzen Löcher im Kern der Galaxie vom Typ Irr,  strahlen eine große Menge an Röntgenstrahlung ab und kreisen im Abstand von 3.000 Lichtjahren umeinander, bis sie in einigen hundert Millionen Jahren verschmelzen werden. Entfernung 100 Millionen Lichtjahre.
 
 
Siamesische Zwillinge NGC 4567/4568 im Sternbild Jungfrau beide Typ gehören zum SA, Entfernung 95 Millionen Lichtjahre
 
 

4) Starburst-Galaxien

Die Wechselwirkung liegt wahrscheinlich in einem dichten Vorbeiflug oder Zusammenstoß mit M 81, in deren Folge die Gezeitenkräfte die Staubwolke verursachten. Mit einer Gesamtleuchtkraft von 1012 Sonnen gehören sie neben den Quasaren zu den hellsten Objekten im Universum. Der hohe Infrarotanteil ihrer Strahlung deutet auf eine hohe Sternentstehungsrate von bis zu dem 16-fachen einer normalen Sternentstehung. Auslöser hierfür ist eine Verschmelzung, eine Kollision oder eine nahe Begegnung zweier Galaxien.
Hierbei wird die interstellare Materie derart neu geordnet, dass starke Verdichtungen entstehen, sodass schlagartig der Sternbildungsprozess einsetzen kann.

Definition: In einer Starburst Galaxie ist die Sternentstehungsrate so hoch, dass sie aus dem vorhandenen Gasvorrat nicht über Milliarden Jahre aufrechterhalten werden kann.

 
Beispiel M 82 im Sternbild Großer Bär: Aufgrund von Polarisationsmessungen ist bekannt, dass M 82 von einer Staubwolke umgeben ist. Diese steht wiederum in direktem Zusammenhang mit einer gewaltigen Wolke aus neutralem Wasserstoff, die die Galaxie umgibt und ein kleines Gebiet mit hoher Sternentstehungsrate darstellt. Sie wird daher als Prototyp der Starburst-Galaxien bezeichnet. Die heißen Sterne im Inneren verursachen einen „Superwind“, der senkrecht zur Hauptebene aus der Galaxie ausströmt und ionisierten Wasserstoff mit sich führt. Dieser Jet leuchtet in der roten H-alpha Linie.
 
 

Entstehung und Entwicklung von Galaxien

Grundsätzlich gibt es zwei Modelle für die Bildung und Entwicklung von Galaxien.
Das eine Modell geht davon aus, dass sich die Galaxie durch Kollisionen vereinigt haben, dabei Drehimpuls abgebaut und sich zu elliptischen Riesengalaxien entwickelt haben. Die Entstehung der Quasare wäre dann als Folge der durch Kollision entstandenen supermassiven Schwarzen Löcher in den Zentren zu verstehen.
Da die meisten Quasare in den ersten 4 Milliarden Jahren lebten während Kollisionen auch heute noch stattfinden, ist es wahrscheinlicher, dass Quasare eher etwas mit der Entstehungsphase der Galaxie zu tun haben, was durch folgendes Modell besser erklärt wird:

 
   
  Je nach Drehimpuls haben sich verschiedene aktive Galaxien gebildet. Langsam rotierende Systeme wurden zu Radiogalaxien, aus denen sich die elliptischen Galaxien bildeten.
Schnell rotierende Systeme formten sich zu Seyfert-Galaxien, aus denen dann normale Spiralgalaxien wurden. Durch mehrfache Kollision mutierten die Spiralgalaxien zu Laufe von Jahrmilliarden ebenfalls zu elliptischen Galaxien.
 
     
  letztes Update 30.4.2016