Wie rund ist die Galaxie Messier 89?

NGC 2841: Eine Spiralgalaxie in Ursa Major

NGC 2841. Aufnahme von Julian Zoller. Volle Auflösung

Schaut man nachts zu den Sternen, sollte der erste Blick immer dem großen Wagen gelten. Der große Wagen zeigt uns nämlich den Weg zum Polarstern und damit die Nordrichtung. Derzeit steht abends der große Wagen etwas merkwürdig auf seiner Deichsel, so wie es die Abbildung unten für 22:00 Uhr zeigt.

Der große Wagen selber ist kein Sternbild, sondern Teil des Sternbilds Ursa Major, zu deutsch: Großer Bär. Der große Wagen markiert das Hinterteil und den langen - eigentlich für Bären unüblichen - Schwanz. In diesem Sternbild befindet sich die Galaxie NGC 2841. Ihre Lage ist in der Grafik mit einem blauen Quadrat markiert:

Himmelsanblick am 29.01. um 22:00 Uhr. Erstellt mit Stellarium.

NGC 2841 ist eine Galaxie in etwa 50 Millionen Lichtjahren Entfernung. Entdeckt wurde sie im Jahre 1788 von Wilhelm Herschel. Ronald Stoyan beschreibt sie im Deep Sky Reiseführer als "... kleine, aber durchaus helle Galaxie in einem reizvollen Sternfeld."
Es handelt sich um eine Spiralgalaxie vom Typ Sa, das heißt, sie hat besonders eng gewundene Spiralarme und zeigt keinen Balken. Wir schauen nicht direkt auf die Scheibe , sondern unter einem Winkel von 66° gegenüber der Senkrechten.

Die Gesamtmasse der Galaxie beträgt etwa 500 Milliarden Sonnenmassen. Dabei hat sie eine besonders hohe Dichte. Wenn in unserer Galaxie das Licht eines Sterns zwei Kiloparsec (= 32.600 Lichtjahre) zurücklegt, erscheint der Stern im Durchschnitt um etwa zwei Größenordnungen (Magnituden) lichtschwächer. Der gleiche Stern würde in NGC 2841 ganze 13 Größenordnungen dunkler erscheinen!

In der Aufnahme sehen wir die dichten dunklen Staubbänder der Galaxienscheibe. Hier befinden sich riesige Sternentstehungsgebiete, die nur wenige hundert Millionen Jahre alt sind.

Das Spektrum des Galaxienkerns ist charakteristisch für LINER-Galaxien. Das Akronym LINER steht für low-ionization nuclear emission region, also für einen Galaxienkern, der Spektrallinien von Atomen mit geringer Ionisierung zeigt, zum Beispiel Sauerstoff-Atome, denen ein Elektron entrissen wurde. Die notwendige Energie für diese Ionisierung könnte entweder aus einem aktiven Galaxienkern mit einer Akkretionsscheibe um ein massereiches Schwarzen Loch oder von der heftigen Sternentstehung stammen.

Wo kommen die Galaxien her?

Dieses sehr schöne, aber leider auch recht schnell gesprochene Video behandelt die Frage, wie die ersten Galaxien entstanden sind. Die Idee ist, dass Dunkle Materie als initialer Keim bei der Galaxienentstehung diente. Als die Dunkle Materie zu ausreichend großen Strukturen angewachsen war, konnten diese Keime das Gas und den Staub aus ihrer Umgebung anziehen. Dieses Material bildet den für uns sichtbaren Teil der Galaxien, zusammen mit den Sternen, die sich wiederum aus Gas und Staub bilden.
In dem Video bleiben viele Fragen offen: Sind die ältesten Sterne älter als die ersten Galaxien? Hat die Geburt der Galaxen von Anfang an funktioniert oder gab es Phasen der Zerstörung? So könnten die ersten Sterne das Material der jungen Galaxien wieder auseinandergetrieben haben, als diese ersten Sterne am Ende ihrer Entwicklung in gewaltigen Supernovae explodierten.

Eine kurze Tour durch unsere Milchstraße

Alle Sterne, die wir sehen können, sind Teil unserer Milchstraße. Wir leben in dieser Galaxie und können uns nur vorstellen, wie sie wohl von außen aussehen mag.

In diesem kurzen Video stellt Dr. Frank Summers die Milchstraße vor.

Galaxien: Ihre Form und Ausdehnung

Galaxien beherbergen Milliarden von Sterne, sowie riesige Mengen an Gas und Staub. In diesem kurzen Video wird die Morphologie der Galaxien vorgestellt: Es gibt Spiralgalaxien, Balkenspiralgalaxien, elliptische und irreguläre Galaxien.
Viele große Galaxien haben Zwerge als Begleiter. Große Galaxien können durch Kollision und Verschmelzung sehr zerrupft und unstrukturiert wirken.

Dieses Video zeigt die ganze Vielfalt der Galaxien, gesehen mit dem Weltraumteleskop Hubble.

Starburst in Messier 82

Der Große Wagen ist kein richtiges Sternbild. Die bekannte Gruppe aus sieben Sternen ist vielmehr Teil des sehr großen Sternbild Großer Bär. Den Bär muss man nicht unbedingt kennen, aber den Wagen sollte jeder finden, denn er dient als Himmelszeiger für den Polarstern. Wie in dem Bild oben gezeigt weißt die verlängerte Linie der beiden Sterne Merak und Dubhe direkt auf den Polarstern. Dieser markiert - eine Laune der Natur - ziemlich genau den Durchstoßpunkt der Erdachse durch die Himmelskugel und damit auch die Nordrichtung. Wer also den Großen Wagen erkennt, kann auch schnell die Himmelsrichtungen ausmachen.

Im Sternbild Großer Bär finden wir aber auch eine der erstaunlichsten Galaxien, die mit einem mittleren Teleskop zugänglich sind. Das blaue Quadrat markiert die Lage dieser Galaxie, die im berühmten Katalog von Charles Messier die Nummer 82 trägt: M82.

In diesem Bild sehen wir die Galaxie im Kontext ihrer Umgebung. Richtig spektakulär wird es, wenn man genauer hinschaut:

Im Fernglas oder kleinen Teleskop erscheint M82 als heller, länglicher Balken mit dunklen Flecken. Wir sehen auf die Kante der Galaxie. In größeren Teleskopen, bzw. länger belichteten Aufnahmen scheint die Galaxie im Zentrum regelrecht zu explodieren. Der Grund ist die hohe Sternentstehungsrate, Astronomen sprechen von einer Starburst-Galaxy. Allein im Kernbereich von M82 entstehen etwa dreimal so viel Sterne, wie in unserer gesamten Milchstraße. Da M82 so staubreich ist, sehen wir diese Sterne nicht im optischen Bereich. Im Infrarotbereich ist M82 hingegen ein sehr helles Objekt.

Unter den Sternbabys befinden sich auch viele massereiche Sterne, die nur wenige Million Jahre existieren und dann als Supernova explodieren. Sternwinde und Supernovae treiben die interstellare Materie aus der Galaxienebene, was M82 das explosive Aussehen gibt. Dieser galaktische Superwind erreicht Geschwindigkeiten von 500 bis 800 km/s. Mit ihrer energiereichen UV-Strahlung regen junge heiße Sterne das Gas zum Leuchten an. Dichte Dunkelwolken verbergen teilweise den Blick auf die Kernregion der Galaxie.

Woher kommt aber überhaupt diese heftige Sternentstehung? Ursache ist der Nachbar von M81, nämlich die Galaxie M82. Dieses Bild zeigt das berühmte Galaxienpaar in einer einzigen Aufnahme:

Credit: Julian Zoller, Volkssternwarte Schriesheim

Die Galaxie M81 ist wesentlich massereicher. Die Begegnung der beiden führte so zu einer starken Gezeitenwirkung in M82. Dabei kollabieren Gas- und Staubwolken, so dass Sterne entstehen können. Auch die Morphologie der Galaxie hat heftig darunter gelitten, so dass sie als "irregulär" klassifiziert wird.

Das Galaxienpaar M81 und M82 ist aber nicht allein. Es gehören noch die beiden Spiralgalaxien NGC2403 und NGC4236 zu der Gruppe, sowie eine Vielzahl von Zwerggalaxien. Da M81 das Ensemble dominiert, spricht man auch von der M81-Gruppe. Diese Gruppe ist circa 12 Millionen Lichtjahre von uns entfernt.

Entdeckt wurden M81 und M82 im Jahre 1774 von Johann Elert Bode, weshalb die Galaxien auch manchmal nach ihm benannt werden.

Literatur: Ahnerts Astronomisches Jahrbuch 2013
Ronald Stoyan: Atlas der Messier-Objekte Oculum-Verlag

Die linsenförmige Galaxie M 85

Zum Dritten Mal Andromeda

Nachdem unser großartiger Nachbar, die Andromedagalaxie M 31 bereits hier und hier Thema war, reiche ich nun das eben veröffentlichte Deep Sky Video nach. Die Astronomin Meghan Gray geht darin auf einen Aspekt ein, den ich nicht erwähnt habe, nämlich die große Bedeutung der Andromedagalaxie für die Geschichte der Astronomie. Sie betont auch, wie erstaunlich jung unser aktuelles Bild vom Universum ist. Es ist ein leichtes, in ein Antiquariat oder eine Universitätsbibliothek zu gehen und ein Buch zu finden, in dem der Autor nur wild mutmaßen kann, was M 31 eigentlich ist - das ist einer der Gründe, warum ich Bücher großartig finde: Bücher können alt werden.



Wie gewohnt kann man den sympathischen Schnellsprechprofessor fast nicht verstehen (ich zumindest). Wenigstens sagt er kaum etwas, was sich nicht auch in meinem Posts findet.

Messier 101 - die Feuerradgalaxie

In diesem Video aus der Reihe Deep Sky Videos dreht sich alles um die Feuerradgalaxie:



Im Verzeichnis von Charles Messier trägt die Galaxie die Nummer 101, in einem anderen beliebten Katalog der Astronomen wird sie als NGC 5457 katalogisiert. Es handelt sich um eine Spiralgalaxie vom Typ Sc. Das S steht einfach für Spirale, das c sagt aus, dass der Kern der Galaxie eher schwach ausgeprägt ist und die Spiralarme weit geschwungen. Da wir Frontal ("face on") auf die Scheibe sehen, sind ihre Spiralarme gut erkennbar. Spiralarme sind keine festen Gebilde, sondern gleichen eher Dichtewellen. Sterne können also bei ihrem Umlauf um den Galaxienkern in Spiralarme ein- und später auf der anderen Seite wieder austreten - ähnlich wie man auf der Autobahn in einen Stau hinten reinfährt und vorne wieder raus.

M 101, Aufnahme von Julian Zoller, Volkssternwarte Schriesheim

 Die Abmessung dieser auch Feuerradgalaxie (Pinwheel-Galaxy) genannten Welteninsel ist mit dem Mond vergleichbar und das bei einer scheinbaren Helligkeit von 7,5 mag. Wie viel wir im Teleskop von den weit geschwungen Spiralarmen sehen können, hängt sehr von der Qualität des Nachthimmels ab. Auch wenn die Galaxie eigentlich groß ist, "ertrinken" ihre Spiralarme im Licht des aufgehellten Nachthimmels.

Das blaue Quadrat in dieser mit Stellarium erzeugten Grafik zeigt die Lage von M 101.

Die Galaxie befindet sich im Sternbild Großer Bär und zwar oberhalb der Deichsel der zum Großen Bären gehörenden Sternengruppe Großer Wagen. Sie ist 22,8 Million Lichtjahre von uns entfernt. M 101 ist zwar nahe genug um feine Details in Fotografien zu zeigen, doch gehört sie wohl nicht zu unserer Lokalen Gruppe von Galaxien. Vermutlich bildet sie zusammen mit ihren Begleitern eine eigene Gruppe: M 101 -Gruppe. Begegnungen mit ihren Begleitern sind wohl auch der Grund dafür, dass M 101 etwas verzerrt aussieht und viele große Sternentstehungsgebiete besitzt. Der Astronom Halton Arp hat sie jedenfalls in seinem Atlas wechselwirkender Galaxien aufgenommen.

Die Feuerradgalaxie hat einen Durchmesser von 180.000 Lichtjahre und übertrifft damit unsere eigene Heimatgalaxie, die Milchstraße, deutlich.

Quelle: Koch/Korth: Die Messier-Objekte, Kosmos-Verlag

NGC 6744 - der Zwilling unserer Milchstraße

Carina-Zwerggalaxie: Kleine Welteninsel voller Geheimnisse

Credit: ESO/G. Bono & CTIO

Zwerggalaxie ist ein komisches Wort, fast so wie Holzeisen, denn immerhin steht "galaktisch" für gewaltige Größe. Doch auch Zwerggalaxien sind Ansammlungen von Sternsystemen, also möglicherweise auch Planetensysteme, wie das unsrige mit Sonne, Erde und dem ganzen Rest. Eine dieser Zwerggalaxien zeigt diese Aufnahme, die mit dem MPG/ESO 2,2-Meter-Teleskop auf La Silla und dem Victor M. Blanco 4-Meter-Teleskop auf Cerro Tololo angefertigt wurde. Beide Beobachtungsorte befinden sich in Chile. Die Zwerggalaxie ist im Sternbild Carina beheimatet, also ein Objekt des Südhimmels.

Wie der Name vermuten lässt, sind Zwerggalaxien eher kleine Sternansammlungen von gerade Mal ein paar tausend Lichtjahren Durchmesser. Eine ordentliche Galaxie wie unsere kommt da auf 100.000 Lichtjahre und mehr. Da aber zum Beispiel die Carina-Zwerggalaxie auf dem Bild oben "nur" 300.000 Lichtjahre von unserer Milchstraße entfernt ist, erscheint sie immerhin mit dem halben Vollmonddurchmesser am Himmel. Trotzdem sind Zwerggalaxien nicht einfach zu beobachten, da sie eine viel geringere Sterndichte haben, als beispielsweise Kugelsternhaufen. Man schaut sozusagen durch die Galaxie hindurch.

Mit ihrer Nähe zu unserer Milchstraße befindet sich die Carina-Zwerggalaxie in guter Gesellschaft. Man kann sich unsere nähere galaktische Umgebung als eine Ansammlung von Galaxien, sinnigerweise Lokale Gruppe genannt, vorstellen, die durch die Gravitationskraft aneinander gebunden sind - ja sogar miteinander kollidieren und sich gegenseitig durchdringen. Wenn man sich die Masseverteilung anschaut, fällt dabei auf, dass unsere lokale Galaxiengruppe eigentlich im wesentlichen nur aus zwei gewaltigen Spiralgalaxien besteht: Der Andromedagalaxie und unserer Milchstraße. Diese beiden mehrere hundert Million Sonnenmassen umfassenden Galaxien sind 2,5 Million Lichtjahre voneinander entfernt. Die Carina-Zwerggalaxie ist also mit ihren 300.000 Lichtjahren Abstand zu unserer Milchstraße ein Begleiter. Dieses grobe Muster aus zwei fetten Galaxienklopse und vielen kleineren Satelliten-Zwerggalaxien gibt diese Karte der Lokalen Gruppe wieder:

Lokale Gruppe, Quelle: Wikipedia

Auf der Seite atlasoftheuniverse.com kann man sich unter anderem auch die nähere galaktische Umgebung unserer Milchstraße anschauen.

Die Carina-Zwerggalaxie ist ungewöhnlich jung, das heißt, die ältesten Sterne sind keine sieben Milliarden Jahre alt. Damit ist diese Zwerggalaxie deutlich jünger als unsere Milchstraße. Außerdem scheinen sich in der Carina-Zwerggalaxie Phasen der Sternentstehung mit Milliarden Jahre langen Ruhephasen abgewechselt zu haben - eine kleine unscheinbare Galaxie mit großen Geheimnissen.

Quelle: ESO

Rekonstruktion einer Kollision: Abell 2744

Galaxien sind Ansammlungen von Milliarden Sternen. Auch unsere Sonne ist Teil einer Galaxie, die wir Milchstraße nennen. Die meisten Galaxien selbst sind aber keine einsamen Inseln in einem leeren Universum, ganz im Gegenteil: In Relation zu ihrer Ausdehnung stehen Galaxien viel näher zusammen, als beispielsweise Sterne. Galaxien bilden also Galaxienhaufen, Ansammlungen von Galaxien, die aneinander gravitativ gebunden sind. In dem englischsprachigen Video unten werden die Galaxienhaufen "Cluster" genannt. Ein Beispiel für solch eine Galaxienansammlung ist Abell 2744 ("Pandora's cluster"). Dieser Haufen ist nach neueren Untersuchungen aus der Kollision von vier kleineren Galaxienhaufen entstanden. Durch die Kombination von Beobachtungen mit optischen Teleskopen mit Beobachtungen im Röntgenbereich können die Astronomen nicht einfach nur die Galaxien sehen, sondern auch das heiße intergalaktische Gas und sogar die geheimnisvolle Dunkle Materie. Letztere kann nicht direkt beobachtet werden sondern verrät sich über den Gravitationslinseneffekt, also dadurch, dass sie mit ihrer Masse die Raumzeit krümmt und so das Licht weit entfernter Objekte beeinflusst. Dazu zeigt das Video eine tolle Animation. Das ist nicht unerheblich: 75% der Masse von Abell 2744 steckt in dieser Dunklen Materie! Das unterschiedliche Verhalten von heißem Gas, in Galaxien gebundener Materie und Dunkler Materie ermöglicht es Astronomen Rückschlüsse insbesondere auf die Eigenschaften letzterer zu ziehen.

Wie füttert man Schwarze Löcher?

Der Wissenschaftler Knud Jahnke vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg erklärt, wie eigentlich Materie in die gigantischen Schwarzen Löcher gelangt, die im Zentrum wohl der meisten Galaxien sitzen.

Eine Reise durch Centaurus A

Die Ausgabe 46 des Hubblecast, dem Vidcast der Weltraumbehörden esa und NASA, widmet sich der Galaxie Centaurus A, die auch als NGC 5128 katalogisiert ist. Morphologisch gehört Centaurus A zu den elliptischen Galaxien, doch wird sie von einem bizarren "verbogenen" Staubband durchzogen, in dem es große Sternentstehungsgebiete gibt. Vermutlich ist dies die Folge einer Kollision mit einer anderen Galaxie.

Centaurus A ist die dritthellste Radioquelle am Himmel. In ihrem Inneren befindet sich ein "aktiver galaktischer Kern", das heißt ein Schwarzes Loch, das in zwei gewaltigen Jets Materie lichtjahreweit ins All schleudert. Dies und mehr zeigt der Hubblecast Nr. 46:



Leider ist Centaurus A in unseren Breitengraden nicht zu sehen. Beobachter auf der Südhalbkugel unserer Erde hingegen können schon mit dem Fernglas nach dieser Galaxie Ausschau halten. Wie der Name verrät, befindet sie sich im Sternbild Centaurus (Zentaur) und zwar in circa 14 Million Lichtjahre Entfernung.

Quelle: http://www.spacetelescope.org/

Die Smiley-Galaxie und ihre beiden dunklen Geheimnisse

NGC 3758 / Markarian 739 Credit: SDSS

So freundlich kann eine Galaxie aussehen. Wie ein Smiley lächelt NGC 3758 vom Himmel. Sie steht im Sternbild Löwen in 425 Million Lichtjahre Entfernung. Die beiden hellen Punkte entpuppen sich als Galaxienkerne. NGC 3758 hat gleich zwei davon, denn sie besteht aus zwei kollidierenden Galaxien, die gerade innig verschmelzen.

Man geht davon aus, dass die Zentren der meisten großen Galaxien supermassereiche Schwarze Löcher beherbergen. Stellare Schwarze Löcher, also solche, die am Lebensende eines Sterns entstehen, haben ein Vielfaches der Masse unserer Sonne. So vermutet man beispielsweise bei der Röntgenquelle Cygnus X-1 ein stellares Schwarzes Loch von etwa zehn Sonnenmassen. Supermassereiche Schwarze Löcher in den Galaxienzentren sind jedoch von einem ganz anderen Kaliber: Für das Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße beispielsweise vermutet man eine Masse von 3,6 Millionen Sonnenmassen!

Diese Massegiganten können dabei erstaunlich unbemerkt bleiben. So konnte das Schwarze Loch unserer Galaxie nur durch seine gravitative Wirkung auf die Sterne im Galaxienzentrum nachgewiesen werden. In etwa ein Prozent der Galaxien finden jedoch im Galaxienkern hochenergetische Prozesse statt, die zu wilden Strahlungsausbrüchen in allen Spektralbereichen des elektromagnetischen Spektrums führen. Die supermassereichen Schwarzen Löcher im "aktiven" Kern solcher Galaxien bilden gewaltige schnell rotierende Scheiben aus Materie um sich - interstellare Materie und ganze Sterne, die in den Kern gelangt sind. Die enorme Reibungshitze in solcher einer "Akkretionsscheibe" macht sich als Röntgenstrahlung bemerkbar.

Für NGC 3758 war solch ein aktiver Kern und somit ein supermassereiches Schwarzes Loch bereits bekannt. Der NASA-Satellit Swift jedoch wurde auf eine zweite Röntgenquelle in der Galaxie aufmerksam. Nachfolgebeobachtungen mit dem Röntgen-Satelliten Chandra, der eine höhere Auflösung als Swift erreicht, zeigten Astronomen nun, dass in NGC 3758 tatsächlich ein zweites supermassereiches Schwarzes Loch existiert. Das Video veranschaulicht die Verhältnisse, ausgehend von einer optischen Abbildung hin zu einer Computergrafik:




Die beiden Schwarzen Löcher sind 11.000 Lichtjahre voneinander entfernt. Klingt viel, ist aber nur etwa ein zehntel des Durchmessers unserer Milchstraße. Das neu entdeckte Schwarze Loch befindet sich auf der Aufnahme im rechten (westlichen) hellen Kern. In anderen Wellenlängen blieb es den Astronomen verborgen, nur in der Röntgenstrahlung zeigt dieses Galaxienzentrum die für aktive Galaxienkerne typische Signatur. NGC 3758 ist aber weder die einzige, noch die nächste Galaxie mit einem doppelten aktiven Galaxienkern. Hier ist NGC 6240 der Rekordhalter.

Der Verschmelzungsprozess zweier Galaxien, der derzeit in NGC 3758 stattfindet, könnte der Auslöser dafür sein, dass sich die Schwarzen Löcher in den Zentren zu Strahlungsmonstern entwickelt haben, indem durch die Galaxienkollision den Kernzonen Materie zugeführt wird.

Vielleicht lächeln uns die Galaxienkerne der Smiley-Galaxie NGC 3758 deshalb so zufrieden an. Während das Schwarze Loch unserer Milchstraße nur ein bisschen an seinen Nachbarsternen zupfen darf, haben die Kerne von NGC 3758 genug zu fressen.

Quelle: NASA

Unsere kosmische Nachbarschaft in 3D

Die Erde, dritter Planet im Sonnensystem, in dessen Zentrum ein mittelgroßer, mittelmäßig heller, gelblicher Stern steht, die Sonne. Der Stern zieht seine Bahn um das Zentrum der Milchstraße, relativ weit außen schon, in einem der vielen Spiralarme, den wir den Orion-Arm nennen. Unsere Heimatgalaxie ist schon ein stattliches Exemplar ihrer Art, das neben einem Schwarm von Kugelsternhaufen auch eine Reihe von kleinen Begleitgalaxien um sich schart.Gleiches macht auch unsere nächste größere Nachbarin, die Andromedagalaxie, die sich derzeit fleißig auf uns zu bewegt - genau wie wir uns auf sie zubewegen. Gemeinsam mit der Dreiecksgalaxie bilden die zwei und ihr Anhang die Lokale Gruppe von Galaxien. Aber wie geht es dann weiter?

Die Lokale Gruppe ist Bestandteil des Virgo-Superhaufens, zu dem auch der Virgo-Galaxienhaufen gehört. Dessen Galaxien sind durchschnittlich schon 65 Millionen Lichtjahre von uns entfernt. Wir können messen, daß auch der Virgohaufen fleißig an uns zieht. Trotzdem entfernen sich die Galaxien des Virgohaufens von uns, Schuld daran ist die Expansion des Universums. Und außerhalb des Virgohaufens, wie sieht es da aus? In welche Richtungen gibt es weitere Galaxien oder Ansammlungen von Galaxien? Um das herauszufinden, wirft man am besten erstmal einen Blick in eine Himmelsdurchmusterung. Derzeit stehen mit Pan-STARRS, VISTA, VST oder dem LSST ja eine ganze Reihe von Teleskopen vor Himmelsdurchmusterungen in den Startlöchern oder haben ihre Arbeit vor kurzem aufgenommen.

Eine der Himmelsdurchmusterungen, die schon seit einigen Jahren abgeschlossen ist und wo daher schon alle Daten des kompletten Himmels zur Verfügung stehen, ist 2MASS, der Two Micron All Sky Survey. Wie der Name andeutet, hat 2MASS im nahen Infraroten beobachtet und dabei auch jede Menge Galaxien abgelichtet. Damit hätten wir also schonmal eine Himmelskarte von Galaxien, wissen aber noch nicht wie weit sie weg sind. Das herauszufinden, war Aufgabe des 2MASS Redshift Survey (2MRS), bei dem in jahrelangen Nachbeobachtungen die Rotverschiebungen der abgelichteten Objekte gemessen wurden. Für unsere kosmische Nachbarschaft läßt sich die wiederum einigermaßen genau in Entfernungen umrechnen.

Mit dem 2MASS Redshift Survey ist man bei der Durchmusterung des Himmels nach nahen Galaxien so nah an die Milchstraßenebene herangerückt wie nie zuvor. Image Credit: T.H. Jarrett (IPAC/SSC)

Das Resultat ist eine farbkodierte Karte, die uns zeigt wo sich jede der vermessenen Galaxien im Raum befindet. Die Farbdarstellung macht wunderbar sichtbar, wo sich Galaxien zu Haufen gleicher Entfernung anordnen und wo sich bereits die typischen Strukturen des Kosmos - walls and voids genannt - herausbilden. Wohlgemerkt, diese Karte beinhaltet "nur" die 43.000 nächsten Galaxien bis zu einer Rotverschiebung von etwa z=0.03, was grob 370 Millionen Lichtjahren Entfernung entspricht. Die am weitesten entfernten Galaxien, die man heute kennt, kommen auf z-Werte im Bereich 8-10. Das Licht war von ihnen bis zu uns bis zu 13 Milliarden Jahre lang unterwegs, während sich der Raum um sie herum fleißig ausgedehnt hat, daß daß sie inzwischen mehr als 40 Milliarden Lichtjahre weit weg sein können.

Gammablasen-Speisung

In jeder Ausgabe der Zeitschrift Sterne und Weltraum findet sich die Rubrik "Zum Nachdenken". In dieser Rubrik geht es nicht darum eine neue Astrophysik zu entwickeln oder sonst irgendeinen weltbewegenden Gedankengang nachzugehen. Sinn der Sache ist es vielmehr, einen Nachricht aus der Wissenschaft auch mal quantitativ zu betrachten, indem mit einfachen Überschlagsrechnungen die Größenordnungen eines Phänomens erfasst werden. Für Experimentalphysiker ist es selbstverständlich, sich einem Problem auf diese Art zu nähern und ich finde es mutig und gut von der Redaktion, in jeder Ausgabe einen Beitrag so aufzubereiten, dass die Leser zu Überschlagsrechnungen angeleitet werden.

Die "Zum Nachdenken"-Rubrik steht jeweils kostenlos als PDF zur Verfügung. Für das Januarheft hier: Gammablasen-Speisung. Der zugehörige Artikel "Rätselhafte Vergangenheit des galaktischen Zentrums" bleibt allerdings den Heftkäufern vorbehalten. Die Aufgabenstellung ist aber so ausführlich, dass es auch ohne den Artikel geht, zumal die Abbildung oberhalb der Rubrik sehr hilft. Es geht um die Frage, wie aktiv unser galaktischer Kern in der Vergangenheit war. Eine Frage, die sich aufgrund von Messungen des FERMI-Satelliten im Gammastrahlenbereich neu stellt. Die Messungen führen zu dem in der Grafik gezeigten Blasen und die Frage ist, ob deren Energieinhalt durch die Verdauung einer hinreichend großen Sonnenmasse durch das zentrale Schwarze Loch unserer Milchstraße erzeugt werden kann.

Wer nun Lust hat, das durchzurechnen kann seine Resultate mit meinen vergleichen:

• Aufgabe 1: Die gesamte Leuchtkraft einer der beiden Blasen hat den zehntausendfachen Wert der Leuchtkraft unserer Sonne.
• Aufgabe 2: Aus der Größe der Blase und der Geschwindigkeit des Gases ergibt sich ein ungefähres Alter von zehn Million Jahren.
• Aufgabe 3: Der gesamte Energieinhalt einer Blase liegt in etwa bei 2,5 10^45 kJ
• Aufgabe 4: Verdaut das zentrale Schwarze Loch einen massereichen Stern von 50 Sonnenmassen, erzeugt es eine Leuchtkraft von 10^36 Watt. Das Schwarze Loch benötigt also lediglich 80.000 Jahre, um die Energie der Blasen aufzubringen. Die Gammablasen können also wirklich durch Jets aus dem zentralen Schwarzen Loch gespeist worden sein. 

Auch wenn die Rechnungen einfach sind, so führen die riesigen astronomischen Größenordnungen zumindest bei mir garantiert zu Fehlern. Da ich aber auch keine Lust habe, alles zigmal nachzurechnen, würde es mich nicht wundern, wenn ich mich irgendwo in einer Größenordnung vertan habe. Macht es einfach besser als ich. Übrigens: Wer seine Lösung an die Redaktion faxt, nimmt an einem Gewinnspiel teil.

Andromeda und ihre Freunde

"Andromeda and Friends", so hat der amerikanische Astrofotograf Tony Licata aus Atlanta, Michigan, seine tolle Aufnahme der Andromedagalaxie genannt.

Die Andromedagalaxie, die von den Astronomen mit der Katalognummer M 31 geführt wird, verdankt ihren Namen der Lage im Sternbild Andromeda. Die von Tony genannten Freunde sind wohl ihre zahlreichen kleinen Begleitgalaxien, von denen M 32 und M 110 gut sichtbar sind.Auch unsere Milchstraße ist von solchen Begleitern umgeben - besonders berühmt sind die kleine und große Magellansche Wolke. Begleitet von ihren jeweiligen "Freunden" dominieren die Milchstraße und die Andromedagalaxie die Lokale Gruppe. Dabei handelt es sich um eine Ansammlung von gravitativ aneinander gebundener Galaxien unserer galaktischen Umgebung.

Wie bereits gesagt besteht die Gruppe im wesentlichen aus der, gelegentlich auch Andromedanebel genannten Andromedagalaxie und der Milchstraße. Beide Sternsysteme sind von vergleichbarer Größe mit leichten Vorteilen beim Andromedanebel. Noch sind die Giganten 2,5 Million Lichtjahre voneinander entfernt, doch bewegen sich die beiden, jeweils über 100 Milliarden Sonnenmassen umfassenden Spiralgalaxien, mit circa 300.000 km/h aufeinander zu. Aufgrund der großen Distanz dauert es aber noch 5 Milliarden Jahre bis zur Kollision. Dennoch hat die aus der Verschmelzung von Andromedagalaxie und Milchstraße gebildete neue Galaxie schon einen Namen Milkomeda (aus dem Englischen Milky Way gebildet).

"Kollision" ist allerdings ein falsches Bild. Galaxien verschmelzen in einem Tanz der Gezeitenkräfte - sie kollidieren nicht, wie ein Auto gegen eine massive Wand. So kann man auch nicht vorher sagen, ob unsere Sonne, bzw. dem, was dann noch von ihr übrig ist, mit einem Andromeda-Stern kollidieren wird. Der Grund ist einfach: Die Galaxien stehen gemessen an ihrer Größe relativ dicht beisammen, während zwischen ihren Sternen viel Raum ist. So ist die Andromedagalaxie gerade mal 25 Galaxiendurchmesser von der Milchstraße entfernt. Ganz anders bei den Sternen: Von unserer Sonne bis zum nächsten Stern sind es circa 30 Million Sonnendurchmesser. Beim kollidieren durchdringen sich die Galaxien also eher, ohne dass sich die Sterne direkt stören. Einen großen Einfluss haben wechselwirkende Galaxien auf das großräumig verteilte interstellare Medium, so kann die Kollision ein Feuerwerk an Sterngeburten auslösen. Milkomedia wird eine großartige Show liefern!


Diese Karte zeigt die Position der Andromeda-Galaxie am nächtlichen Himmel:

Quelle: Wikipedia

Weitere Details und Bildquelle zur Aufnahme ganz oben auf AAPOD

Welten im Zusammenstoß: NGC 520

NGC 520 Copyright: ESO

Dieses Bild scheint eine explodierende Galaxie zu zeigen. Dabei handelt es sich aber in Wirklichkeit um die Kollision zweier Galaxien, die zu einer einzigen verschmelzen. Astronomen führen dieses Objekt unter der Bezeichnung NGC 520 oder Arp 157. Die Abkürzung Arp geht auf den Astronomen Halton Arp zurück, der einen Atlas ungewöhnlicher Galaxien erstellte und ungewöhnlich sieht NGC 520 in der Tat aus. Entdeckt wurde die Galaxie, bzw. das Galaxienpaar allerdings bereits 1784 von dem Astronomen Friedrich Wilhelm Herschel.

Die Kollision erscheint wie eingefroren, da wir Menschen nunmal kosmische Eintagsfliegen sind. Der Verschmelzungsprozess begann vor circa 300 Million Jahre und dürfte so in etwa zur Hälfte vollzogen sein, insofern die Galaxienscheiben schon weitestgehend verschmolzen sind, die Galaxienkerne aber noch nicht. Deutlich sichtbar in dem Bild sind ein langer "Gezeitenarm", bestehend aus Sternen, die durch Gezeitenkräfte den Galaxien entrissen wurden, sowie ein dunkles Staubband.

Das Bild oben stammt von der Europäischen Südsternwarte ESO. Es wurde mit dem 3,6-Meter-Teleskop auf La Silla in Chile aufgenommen.

NGC 520 hat einen Durchmesser von etwa 100.000 Lichtjahre und ist so mit unserer Milchstraße vergleichbar. Das Galaxienpaar ist hundert Million Lichtjahre von uns entfernt und mit einer Helligkeit von 12 Magnituden eines der hellsten Paare wechselwirkender Galaxien am Nachthimmel. Ab 4-Zoll-Öffnung ist es auch dem Amateur zugänglich. Man findet es im Sternbild Pisces (Fische). NGC 520 kulminiert heute um circa 21:00 Uhr. Die mit Stellarium erzeugte Himmelskarte zeigt, wo wir hinschauen müssten, hätten wir einen Wolkenschieber.

Quelle: universetoday

Von Asteroiden bis hin zu fernen Galaxien

Nicht nur das Hubble Space Telescope macht eindrucksvolle Himmelsaufnahmen (von den Amerikanern entsprechend "vermarktet"), auch wir Europäer bekommen das inzwischen hin. In aller Regelmäßigkeit veröffentlicht die ESO Bilder, die entweder vom Wide Field Imager am 2.2m-Teleskop der Max-Planck-Gesellschaft auf La Silla oder vom Survey-Teleskop VISTA auf dem Nebengipfel des Paranal stammen und die uns den Kosmos in seiner ganzen Pracht zeigen.

Die neueste derartige Aufnahme hat sich den Galaxienhaufen Abell 315 zum Ziel gewählt, und tatsächlich zeigt das Bild unzählige Galaxien auf einem Fleck innerhalb des etwa vollmondgroßen Bildfeldes. aber nicht nur Mitglieder des etwa 2 Milliarden Lichtjahre von uns entfernten Galaxienhaufens sind zu sehen, auch noch jede Menge andere Galaxien kommen zum Vorschein, die meisten noch weiter entfernt und oft nur noch als schwache Lichtflecken zu erkennen.

Aufnahme des Galaxienhaufens Abell 315 mit demWide Field Imager der ESO am 2.2m-Teleskop der max-Planck-Gesellschaft auf La Silla. Image Credit: ESO/J. Dietrich

Dazwischen haben sich ein paar Sterne aus der Milchstraße gemogelt - zu erkennen an den feinen Spikes - "Strahlen", die durch die Halterung des Sekundärspiegels des Teleskops verursacht werden. Und noch etwas sieht man: Kurze rote, grüne oder blaue Streifen, Strichspuren von Asteroiden. Farbig sind sie, weil das Bild aus mehreren Aufnahmen mit Farbfiltern zusammengesetzt ist, die nachträglich am Computer zu einem Farbbild miteinander kombiniert werden. Die Asteroiden hat man dann immer nur mit einem Filter erwischt, und machen sich entsprechend bemerkbar. Aus der Länge der Streifen läßt sich - die Belichtungszeit ist ja bekannt - die Geschwindigkeit und damit die Entfernung des Asteroiden bestimmen.