Was ist eine Galaxie?

Dies ist ein riesiger Galaxienhaufen, bekannt als Abell 2744, auch bekannt als Cluster der Pandora, der sich in Richtung des Sternbildes befindetBildhauer. Der Cluster ist etwa 4 MillionenLichtjahreüber und hat die Masse von 4 Billionen Sonnen. Es scheint das Ergebnis einer gleichzeitigen Anhäufung von mindestens 4 separaten, kleineren Galaxienhaufen zu sein, die über einen Zeitraum von 350 Millionen Jahren stattfanden. Lesen Sie mehr über dieses Bild unterHubbleSite. Bild via NASA/ ESA/ J. Lotz/ M. Mountain/ A. Koekemoer/ das Hubble Frontier Fields Team.

Eine Galaxie ist eine riesige Sterneninsel in einem Ozean des Weltraums. Galaxien sind typischerweise durch riesige Entfernungen, die in Millionen von . gemessen werden, voneinander getrenntLichtjahre. Galaxien werden manchmal als die Bausteine ​​unseres Universums bezeichnet. Ihre Verteilung ist nicht zufällig, wie man vermuten könnte: Galaxien sind entlang unvorstellbar langer Filamente durch das Universum gespannt, ein kosmisches Netz von Sternenstädten.

Eine Galaxie kann Hunderte von Milliarden von Sternen enthalten und einen Durchmesser von vielen Tausend Lichtjahren haben. Unsere eigene Galaxie, dieMilchstraße, hat einen Durchmesser von etwa 100.000 Lichtjahren. Das sind ungefähr 587.900 Billionen Meilen, fast eine Million Billionen Kilometer.

Galaxien haben auch sehr unterschiedliche Größen.

Es gibt schätzungsweise zwei Billionen Galaxien im Universum.

Abbildung mit Schnappschüssen aus einer Simulation eines AstrophysikersVolker Springeldes Max-Planck-Instituts in Deutschland. Es repräsentiert das Wachstum der kosmischen Struktur (Galaxien und Leerstellen), als das Universum 0,9 Milliarden, 3,2 Milliarden und 13,7 Milliarden Jahre alt war (jetzt). Bild über Volker Springel / MPE/Kavli-Stiftung.

Galaxien gruppieren sich zu Clustern. Unsere eigene Galaxie ist Teil der sogenanntenLokale Gruppe, zum Beispiel: ein uns bisher bekannter Haufen aus 55 Galaxien.

Im Gegenzug,Galaxienhaufensich gruppieren inSupercluster. Unsere Ortsgruppe ist Teil derJungfrau SuperclusterR.

Der „Klebstoff“, der Sterne zu Galaxien, Galaxien zu Haufen, Haufen zu Superhaufen und Superhaufen zu Filamenten bindet, ist natürlich die Schwerkraft, der Bauarbeiter des Universums, der alle Strukturen, die wir im Kosmos sehen, formt.

Entfernungen von der lokalen Gruppe für ausgewählte Gruppen und Cluster innerhalb des lokalen Superclusters, der Virgo-Supercluster genannt wird.

Es gibt mehrere Grundtypen von Galaxien, die jeweils Untertypen enthalten. Galaxien wurden zuerst von dem berühmten Astronomen systematisch nach ihrer visuellen Erscheinung klassifiziertEdwin P. Hubblein den späten 1920er und 30er Jahren, während Jahren akribischer Beobachtungen.Hubbles Klassifikation der Galaxien, wie es bekannt ist, wird heute noch sehr häufig verwendet, obwohl es seit Hubbles Zeit wie jedes gute Klassifikationssystem aktualisiert und im Lichte neuer Beobachtungen ergänzt wurde.

Vor Hubbles Studium der Galaxien glaubte man, dass unsere Galaxie die einzige im Universum sei. Astronomen dachten, dass die Lichtflecken, die sie in ihren Teleskopen sahen, tatsächlich Nebel in unserer eigenen Galaxie waren und nicht, wie Hubble entdeckte, Galaxien selbst. Es war Hubble, der durch die Messung ihrer Geschwindigkeiten demonstrierte, dass sie in großen Entfernungen von uns liegen, Millionen Lichtjahre hinter der Milchstraße, Entfernungen, die so groß sind, dass sie in allen Teleskopen außer den größten Teleskopen winzig erscheinen. Darüber hinaus demonstrierte er, dass sich Galaxien, wohin er auch schaute, in alle Richtungen von uns zurückziehen, und je weiter sie entfernt sind, desto schneller entfernen sie sich. Hubble hatte das entdecktdas universum dehnt sich aus.

Eine schematische Darstellung von Edwin Hubbles „Stimmgabeldiagramm“. In den späten 1920er und 30er Jahren führte Hubble die mühsamen Beobachtungen durch, die erforderlich waren, um mit der Klassifizierung von Galaxien zu beginnen. Sein ursprüngliches Klassifikationsschema wurde 1936 in einem Buch mit dem Titel „Das Reich der Nebel.“ Sein ursprüngliches Schema wird – wie alle wissenschaftlichen Arbeiten – ständig modifiziert. Aber seine Idee eines „Stimmgabeldiagramms“ hat sich weiterhin bewährt. Bild überLas Cumbres-Observatorium.

Die häufigste Art von Galaxie ist diejenige, mit der die meisten Menschen vertraut sind: dieSpiralgalaxie. Die Milchstraße gehört zu dieser Familie. Spiralgalaxien haben majestätische, ausladende Arme, Tausende von Lichtjahren lang, die aus Millionen und Abermillionen von Sternen bestehen. Unser Sonnensystem befindet sich etwa 2/3 des Weges vom galaktischen Zentrum zur Peripherie der Galaxie, eingebettet in einen dieser Spiralarme.

Spiralgalaxien zeichnen sich auch durch ein helles Zentrum aus, das aus einer dichten Ansammlung von Sternen besteht, die so dicht gepackt sind, dass das Zentrum der Galaxie aus der Ferne wie eine feste Kugel aussieht. Diese Sternenkugel ist bekannt als diegalaktische Ausbuchtung. Im Zentrum der Milchstraße – im galaktischen Bulge – wurde die Sternendichte mit 1 Million pro 34 . berechnetkubische Lichtjahre, zum Beispiel.

Inzwischen, in der Nähe unserer Sonne, dieSternendichtewurde auf 0,004 Sterne pro Kubiklichtjahr geschätzt. Großer Unterschied!

Ein atemberaubender Blick auf das Zentrum unserer Milchstraße, wie er 2019 vom Murchison Widefield Array (MWA)-Teleskop in Australien aufgenommen wurde. Bild von Natasha Hurley-Walker (ICRAR/ Curtin)/ GLEAM Team/ Phys.org.

Die Milchstraße gehört tatsächlich zu einem der Untertypen von Hubbles Spiralgalaxien: Es ist einvergitterte Spirale, was bedeutet, dass auf beiden Seiten der Mitte ein Balken aus Sternen hervorsteht. Die Enden der Stange bilden die Anker der Spiralarme, von wo aus sie in ihren anmutigen und enormen Bögen ausbrechen. Dies ist eine relativ neue Entdeckung: Wie sich der Balken in einer Galaxie bildet, ist noch nicht verstanden.

Vor kurzem wurde auch festgestellt, dass die Scheibe der Milchstraße nicht, wie die meisten Diagramme zeigen, flach ist:es ist verzogen, wie eine zu lange in der Sonne gelassene Schallplatte. Der genaue Grund dafür ist nicht bekannt, aber es wird angenommen, dass es das Ergebnis einer Gravitationsbegegnung mit einer anderen Galaxie zu Beginn der Geschichte der Milchstraße ist.

Künstlerische Illustration unserer verzogenen Milchstraße. Bild über Ogle/ Universität Warschau/BBC.

Elliptische Galaxiensind die größten Galaxien des Universums. Sie sind riesig undFußball-geformt.

Sie entstehen, weil – obwohl die meisten Galaxien auseinander fliegen – die astronomisch nahe beieinander liegenden Galaxien gegenseitig gravitativ angezogen werden. Gefangen in einem unaufhaltsamen Gravitationstanz, verschmelzen sie schließlich, gehen über Jahrmillionen durcheinander hindurch und bilden schließlich ein einziges,amorphelliptische Galaxie. Solche Verschmelzungen können zur Geburt neuer Generationen von Sternen führen, wenn die Stoßwelle der Schwerkraft riesige Wolken aus interstellarem Gas und Staub komprimiert.

Die Milchstraße ist in einer solchen gravitativen Umarmung gefangen mitM31, auch bekannt als dieAndromeda-Galaxie, die 2 1/2 Millionen Lichtjahre entfernt ist. Beide Galaxien bewegen sich aufgrund der Gravitationsanziehung aufeinander zu: Sie werdengehenin etwa 6 Milliarden Jahren. Beide Galaxien sind jedoch von riesigenschon fastGas, das sich über Millionen von Lichtjahren erstrecken kann, und es warkürzlich entdecktdass die Halos der Milchstraße und M31 begonnen haben, sich zu berühren.

Die beiden Galaxien haben ihren ersten Kuss gehabt.

Galaxienverschmelzungen sind keine Seltenheit: Das Universum ist voll von Beispielen von Galaxien in verschiedenen Stadien der Verschmelzung, deren Strukturen durch die Schwerkraft zerstört und verzerrt werden und bizarre und schöne Formen bilden.

Galaxien können Milliarden von Jahren brauchen, um vollständig zu einer einzigen Galaxie zu verschmelzen. Wenn Astronomen im Weltraum nach außen blicken, können sie nur „Schnappschüsse“ dieses langen Verschmelzungsprozesses sehen. Diese beiden kollidierenden Galaxien befinden sich 300 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Koma Berenikes und wurden wegen der langen Schwänze von Sternen und Gasen, die von jeder Galaxie ausgehen, den Spitznamen Die Mäuse erhalten. Auch bekannt als NGC 4676, wird das Paar schließlich zu einer einzigen riesigen Galaxie verschmelzen. Bild überWikimedia Commons.

Am unteren Ende der galaktischen Größenskala gibt es die sogenanntenZwerggalaxien, bestehend aus einigen hundert bis zu mehreren Milliarden Sternen. Ihre Herkunft ist nicht klar. In der Regel haben sie keine klar definierte Struktur. Astronomen glauben, dass sie auf die gleiche Weise wie größere Galaxien wie die Milchstraße geboren wurden, aber aus irgendeinem Grund hörten sie auf zu wachsen. Gefangen von der Schwerkraft einer größeren Galaxie umkreisen sie ihre Peripherie. Die Milchstraße hat ungefähr 20 Zwerggalaxien, die sie umkreisen, von denen wir wissen, obwohl einige Modelle vorhersagen, dass es noch viel mehr geben sollte.

Die beiden bekanntesten Zwerggalaxien für uns Erdlinge sind natürlich dieKleine und große Magellansche Wolken, sichtbar mit bloßem Auge am Himmel der südlichen Hemisphäre der Erde.

Irgendwann werden diese und andere Zwerggalaxien durch den gigantischen Schlund der Schwerkraft der Milchstraße auseinandergerissen und hinterlassen einen kaum wahrnehmbaren Strom von Sternen über den Himmel, der sich über Äonen langsam auflöst.

Lynton Brownhat dieses wunderschöne Bild der Milchstraße über dem Taylor’s Lake in der Nähe von Horsham, Australien, am 22. April 2019 aufgenommen. Die beiden Objekte rechts sind die Magellanschen Wolken. Danke, Lynton!

Es wird angenommen, dass sich alle Galaxien drehen: Die Milchstraße braucht zum Beispiel 226 Millionen Jahre, um sich einmal zu drehen. Daher hat die Erde seit ihrer Geburt 20 Mal die Galaxie umrundet.

Im Zentrum der meisten Galaxien lauert asupermassives Schwarzes Loch, von Millionen oder sogar Milliarden von Sonnenmassen. Der Rekordhalter,TON 618, hat eine Masse, die 66 Milliarden Mal größer ist als die unserer Sonne.

Der Ursprung und die Entwicklung supermassereicher Schwarzer Löcher sind nicht gut verstanden. Vor einigen Jahren entdeckten Astronomen eine überraschende Tatsache: In Spiralgalaxien hat die Masse des supermassereichen Schwarzen Lochs eine direktelineare Beziehungmit der Masse der galaktischen Ausbuchtung. Je mehr Masse das Schwarze Loch hat, desto mehr Sterne befinden sich im Bulge. Niemand weiß genau, was die Bedeutung dieser Beziehung ist, aber ihre Existenz scheint darauf hinzudeuten, dass das Wachstum der Sternenpopulation einer Galaxie und das ihres supermassereichen Schwarzen Lochs untrennbar miteinander verbunden sind.

Diese Entdeckung kommt zu einer Zeit, in der Astronomen beginnen zu erkennen, dass ein supermassereiches Schwarzes Loch das Schicksal seiner Wirtsgalaxie kontrollieren könnte: die gewaltigen Mengen elektromagnetischer Strahlung, die vom Mahlstrom der Materie emittiert wird, die das zentrale Schwarze Loch umkreist, bekannt als dasAkkretionsscheibe, kann die Wolken aus interstellarem Wasserstoff, aus denen sich neue Sterne bilden, verdrängen und zerstreuen. Dies drosselt die Fähigkeit der Galaxie, neue Sterne zu gebären. Letztendlich kann die Entstehung von Leben selbst mit der Aktivität supermassereicher Schwarzer Löcher verbunden sein. Dies ist ein Bereich, in dem viel Forschung betrieben wird.

Während Astronomen noch sehr wenig genau wissenwie sich galaxien gebildet habenErstens – wir sehen sie in ihren entstehenden Formen nur wenige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall – ist das Studium von Galaxien eine endlose Entdeckungsreise.

Weniger als hundert Jahre nachdem erkannt wurde, dass es neben unserer noch andere Galaxien gibt, haben wir so viel über diese großartigen, majestätischen Sternenstädte gelernt. Und es gibt noch viel zu lernen.

Fazit: Was ist eine Galaxie? Erfahren Sie mehr über diese Sterneninseln im Weltraum.