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Galaxienentwicklung

Zwerggalaxie NGC 4449 frisst ihren Begleiter

Astronomen haben zum ersten Mal eine Zwerggalaxie beobachtet, die gerade dabei ist, sich eine andere, noch kleinere Galaxie einzuverleiben. Welche Rolle Verschmelzungen für die Entwicklung der kleinsten Galaxien spielen, ist eine offene Frage. Nun haben zwei Forschergruppen unabhängig voneinander einen Beleg dafür gefunden, dass solche Verschmelzungen tatsächlich stattfinden. Ihre Untersuchungen nutzten vergleichsweise kleine Teleskope und stellen Beispiele für die erfolgreiche Zusammenarbeit von professionellen und Amateurastronomen dar.
Die Zwerggalaxie NGC 4449 mit ihrem Begleiter

Die heute allgemein akzeptierten Modelle der Galaxienentwicklung beruhen auf Kannibalismus und gigantischen Verschmelzungen von Sternsystemen: Kleinere Galaxien verschmelzen in mehreren Schritten miteinander, bis große Galaxien wie unsere Milchstraße oder ihre noch massereicheren Vettern entstanden sind. Bevor diese Kette von Verschmelzungen von Galaxien und ihren Sternen allerdings ihren Anfang nehmen kann, müssen überhaupt erst einmal Sterne vorhanden sein.

Die Galaxie NGC 4449 im Sternbild Jagdhunde
Die Galaxie NGC 4449 im Sternbild Jagdhunde | Mit dem 70-Zentimeter-Centurion-Teleskop in Israel gelangen diese Bilder der irregulären Zwerggalaxie NGC 4449. Links ist die Originalaufnahme zu sehen. Rechts ein bearbeitetes Negativbild, bei dem eine Modellhelligkeitsverteilung von NGC 4449 von der Aufnahme abgezogen wurde. Dadurch treten die Strukturen in NGC 4449 und ihrem Begleiter deutlicher hervor. Der Begleiter NGC 4449B ist die kaulquappenförmige Struktur links unterhalb von NGC 4449. Der Pfeil weist auf eine Bogen hin, der möglicherweise bei einer früheren Galaxienkollision entstand.
Diese ersten Sterne, so die Vorstellung, entstanden direkt, als Gaswolken unter ihrer eigenen Schwerkraft kollabierten; erreicht die Materie dabei eine bestimmte kritische Dichte und Temperatur, dann setzen Fusionsreaktionen ein und ein Stern ist geboren. Es ist vorstellbar, dass Galaxien der kleinsten bekannten Klasse, so genannte Zwerggalaxien, direkt auf diese Weise entstehen können – und dass sie dann erst einmal weiterwachsen, wenn weiteres Gas auf sie fällt, aus dem dann neue Sterne entstehen. Tatsächlich waren bei solchen Galaxien bislang keine Verschmelzungen beobachtet worden.

Jetzt aber haben gleich zwei Forschergruppen, eine unter der Leitung von David Martínez-Delgado vom Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA), die andere geleitet von Michael Rich von der University of California at Los Angeles (UCLA), unabhängig voneinander das erste gesicherte Beispiel für eine Verschmelzung zwischen zwei Zwerggalaxien beobachtet. Sie fanden deutliche Hinweise darauf, dass es sich bei einem kleinen, erstmals 2007 nachgewiesenen Begleitobjekt der Zwerggalaxie NGC 4449 im Sternbild Jagdhunde um eine noch kleinere Zwerggalaxie handelt, die kurz davor steht, von NGC 4449 verschluckt zu werden.

Eine Reihe von Modellen sagt vorher, dass Zwerge andere Zwerge verschlingen sollten. Jetzt wurde erstmals solch eine Mahlzeit erstmals direkt beobachtet. Somit wurde ein wichtiges Puzzlestück der Galaxienentwicklung gefunden. NGC 4449 ist uns relativ nahe. Dies zeigt, dass solche Prozesse auch im heutigen Universum noch eine Rolle spielen. Sie müssen berücksichtigt werden, um unsere kosmische Nachbarschaft zu verstehen.

Die Zwerggalaxie NGC 4449 mit ihrem Begleiter
Die Zwerggalaxie NGC 4449 mit ihrem Begleiter | Die Zwerggalaxie NGC 4449 (oben links) ist dabei, die noch kleinere Galaxie NGC 4449B unten rechts zu verschlingen. Im Inset ist eine Nahaufnahme der kleineren Galaxie NGC 4449B zu sehen, das mit dem Subaru-Teleskop auf dem Mauna Kea in Hawaii entstand. Es lassen sich einzelne Sterne der Galaxie erkennen.
Massenschätzungen für den verzerrten Zwerg legen nahe, dass er beträchtliche Mengen an Dunkler Materie enthält, die kein Licht aussendet und mit herkömmlicher, atomarer Materie nur durch ihre Schwerkraft in Wechselwirkung tritt. Trifft dies zu, dann könnte es sich um eine "versteckte Verschmelzung" handeln, bei der eine Galaxie mit einem Objekt verschmilzt, dass leuchtschwach und dementsprechend nur schwierig nachzuweisen ist, aber aufgrund seiner hohen Masse trotzdem einen merklichen Einfluss auf Form, Größe und Dynamik der größeren Galaxie ausübt.

Beide Gruppen nutzten bei ihren Untersuchungen der verzerrten Galaxie vergleichsweise kleine Instrumente und arbeiteten zu diesem Zweck mit Amateurastronomen zusammen: Rich und seine Kollegen nutzten im Mai und Juni 2011 das Saturn Lodge 70-Zentimeter-Teleskop auf dem Gelände der Polaris Observatory Association, und Martínez-Delgado et al. nutzten zwischen April 2010 und Januar 2011 Jay GaBanys 50-Zentimeter-Teleskop am Black Bird Observatory. Martínez-Delgado und seine Kollegen führten außerdem im Januar 2011 Nachbeobachtungen mit dem SUBARU-Teleskop auf Hawaii durch und gewannen so Bilder, in denen einzelne Sterne der kleineren Galaxie zu sehen sind.

MPIA / Red.

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