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Zwerggalaxien: Welteninseln im Zusammenstoß

Die Galaxiengruppe Hickson 31
Einen Blick zurück in die frühe Vergangenheit unseres Universums erlaubt diese Aufnahme des Weltraumteleskops Hubble. Sie zeigt die kompakte Galaxiengruppe Hickson 31, die sich rund 166 Millionen Lichtjahre von uns entfernt im Sternbild Eridanus befindet. In dieser etwa 75 000 Lichtjahre großen Region sind vier Zwerggalaxien dabei, zu einer größeren Welteninsel zu verschmelzen.
Die Galaxiengruppe Hickson 31 | Die kompakte Galaxiengruppe Hickson 31 zeigt innerhalb ihrer vier Mitglieder unzählige helle junge Sternhaufen, die große Anzahlen an massereichen Sternen enthalten. Alle vier Zwerggalaxien stehen in gravitativer Wechselwirkung miteinander und sind dabei, in einigen hundert Millionen Jahren zu einer einzigen Welteninsel zu verschmelzen. Das Bild ist ein Komposit aus Aufnahmen des Weltraumteleskops Hubble, des Infrarotsatelliten Spitzer und dem Ultraviolett-Teleskop Galex.


Diese Vorgänge waren im jungen Universum vor mehr als zehn Milliarden Jahren sehr weit verbreitet und die Astronomen gehen davon aus, dass die meisten großen Galaxien aus dem Verschmelzen vieler Zwerggalaxien hervorgingen, darunter auch unser Milchstraßensystem. Bilder von weit entfernten Galaxienhaufen aus der Frühzeit des Kosmos bestätigen diese Vorstellung.

Durch ihre relative Nähe bietet Hickson 31 eine einmalige Gelegenheit, einen solchen Verschmelzungsprozess im Detail zu untersuchen. Eine Forschergruppe um Sarah Gallagher an der University of Western Ontario in Kanada nutzte Bilder und Messdaten der Weltraumteleskope Hubble, Spitzer, Galex und Swift zur Analyse der Vorgänge in den verschmelzenden Galaxien. Sie lieferten Daten aus dem infraroten, sichtbaren und ultravioletten Spektralbereich.

Das Forscherteam konnte feststellen, dass die vier Zwerggalaxien schon recht lange als solche existieren: Spektren von einigen isolierten Kugelsternhaufen in Hickson 31 belegen ein Alter von mindestens zehn Milliarden Jahren. Der Verschmelzungsvorgang ist dagegen sehr jung, er begann erst vor weniger als zehn Millionen Jahren.
Die Galaxiengruppe Hickson 31 im sichtbaren Licht | Eine Aufnahme der "Advanced Camera for Surveys" des Weltraumteleskops Hubble enthüllt im sichbaren Licht viele Details der verschmelzenden Galaxien der kompakten Gruppe Hickson 31 im Sternbild Eridanus.


Dieses Alter ließ sich anhand von Spektren der hellen gleißenden Sternhaufen überall in Hickson 31 ableiten. Sie zeigen, dass sie große Mengen an jungen massereichen Sternen enthalten. Solche Sterne sind aber sehr kurzlebig und vergehen schon nach einigen wenigen Millionen Jahren in mächtigen Supernova-Explosionen. Ihre Anwesenheit in den Sternhaufen ist somit immer ein Beleg für ein geringes Alter.

Die große Anzahl der Sternhaufen und damit auch der massereichen Sterne ist ein Hinweis auf ungestüme Vorgänge, die durch die Verschmelzungen ausgelöst werden. Durch dichte Vorbeiflüge und das gegenseitige Durchdringen von mindestens drei Zwerggalaxien kam und kommt es zu intensiven Wechselwirkungen der Galaxien untereinander durch Gezeitenkräfte.

Diese regen die in den Zwerggalaxien befindlichen Ansammlungen von Gas und Staub an, unter ihrer eigenen Schwerkraft zusammenzufallen, sich zu verdichten und dabei Myriarden an neuen Sternen gleichzeitig zu bilden. In den Galaxien laufen also "Starbursts" ab, sie sorgen für das helle Leuchten der Zwerggalaxien im blauen sichtbaren Licht und im Ultravioletten. Die Gruppe Hickson 31 enthält rund fünfmal soviel Gas und Staub wie unser Milchstraßensystem, so dass große Vorräte für die massenhafte Sternbildung zur Verfügung stehen.

Durch die dichten Annäherungen werden die beteiligten Galaxien aber nicht nur zur millionenfachen Sternentstehung angeregt, sondern dabei auch stark verformt. Am linken Bildrand durchdringen sich gerade zwei Zwerggalaxien und die zigarrenförmige Zwerggalaxie oberhalb von ihnen wird sich in einigen Millionen Jahren zu ihnen hinzu gesellen. Durch die Gezeitenkräfte werden sogar ganze Partien an Sternen und Gaswolken aus den Zwerggalaxien herausbefördert und bilden lang gestreckte Gezeitenarme.

Ein besonders schönes Beispiel lässt sich nahe der Bildmitte oberhalb des hellen Vordergrundsterns erkennen. Der Gezeitenarm weist zu der kreisförmigen Galaxie am rechten Bildrand, die ebenfalls einen Starburst durchmacht. Sie dürfte erst vor wenigen Millionen Jahren die Dreiergruppe am linken Bildrand passiert haben. Die rötliche Spiralgalaxie in der unmittelbaren Nähe der Dreiergruppe ist dagegen ein weit entferntes Hintergrundobjekt.

Solche Vorgänge ereigneten sich im jungen Universum milliardenfach, da hier die Objekte noch dichter beieinanderstanden und daher leichter miteinander in Wechselwirkung treten konnten. Dabei bildeten sich relativ rasch große Galaxien, die aufgrund ihrer zunehmenden Massen und der damit wachsenden Gravitationskraft immer schneller weitere Zwerggalaxien aus ihrer näheren Umgebung einfangen und sich schließlich einverleiben konnten. Auch im Universum gilt somit: Die Großen fressen die Kleinen. Die Astronomen sprechen in diesem Zusammenhang von galaktischem Kannibalismus.

Tilmann Althaus

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