In einer klaren Nacht können Sie die Band der Milchstraße im Nachthimmel. Jahrtausende lang betrachteten Astronomen es mit Ehrfurcht und kamen langsam zu der Erkenntnis, dass unsere Sonne nur einer von Milliarden von Sternen in der Galaxie war. Im Laufe der Zeit, als sich unsere Instrumente und Methoden verbesserten, erkannten wir, dass die Milchstraße selbst nur eine von Milliarden von Galaxien war, aus denen das Universum besteht.
Dank der Entdeckung von Relativität und der Lichtgeschwindigkeit , haben wir auch verstanden, dass wir, wenn wir durch den Raum blicken, auch in die Zeit zurückblicken. Wenn wir ein Objekt in einer Entfernung von 1 Milliarde Lichtjahren sehen, sehen wir auch, wie dieses Objekt vor 1 Milliarde Jahren aussah. Dieser „Zeitmaschinen“-Effekt hat es Astronomen ermöglicht, die Entstehung von Galaxien (d. h. die galaktische Entwicklung) zu untersuchen.
Der Entstehungs- und Entwicklungsprozess von Galaxien ist durch ein stetiges zeitliches Wachstum gekennzeichnet, das kurz nach dem Urknall begann. Dieser Prozess und das spätere Schicksal von Galaxien sind nach wie vor Gegenstand intensiver Faszination und sind immer noch voller Mysterien.
Illustration der Tiefe, mit der Hubble Galaxien in früheren Deep-Field-Initiativen abbildete, in Einheiten des Age of the Universe. Bildnachweis: NASA und A. Feild (STScI)
Galaxienbildung:
Der aktuelle wissenschaftliche Konsens ist, dass alle Materie im Universum grob geschaffen wurde Vor 13,8 Milliarden Jahren während einer Veranstaltung, die als bekannt ist Urknall . Zu diesem Zeitpunkt war alle Materie zu einer sehr kleinen Kugel mit unendlicher Dichte und intensiver Hitze namens a . verdichtet Singularität . Plötzlich begann sich die Singularität auszudehnen und das Universum, wie wir es kennen, begann.
Nach rascher Expansion und Abkühlung war die gesamte Materie fast gleichförmig verteilt. Im Laufe der folgenden mehreren Milliarden Jahre begannen sich die etwas dichteren Regionen des Universums gravitativ anzuziehen. Daher wurden sie noch dichter und bildeten Gaswolken und große Materieklumpen.
Diese Klumpen wurden zu Urgalaxien, als die Wasserstoffwolken in den Protogalaxien einem Gravitationskollaps unterzogen wurden, um die ersten Sterne zu werden. Einige dieser frühen Objekte waren klein und wurden zu winzigen Zwerggalaxien, während andere viel größer waren und die vertrauten Spiralformen wie unsere eigene Milchstraße erhielten.
Galaktische Fusionen:
Einmal gebildet, entwickelten sich diese Galaxien zusammen in größeren galaktischen Strukturen, die als Gruppen, Cluster und Superhaufen bezeichnet werden. Im Laufe der Zeit wurden Galaxien durch ihre Schwerkraft voneinander angezogen, und kollidierten in einer Reihe von Fusionen . Das Ergebnis dieser Verschmelzungen hängt von der Masse der Galaxien bei der Kollision ab.
Kleine Galaxien werden von größeren Galaxien zerrissen und zur Masse größerer Galaxien hinzugefügt. Unsere eigene Milchstraße hat kürzlich einige Zwerggalaxien verschlungen und sie in Sternenströme verwandelt, die den galaktischen Kern umkreisen. Aber wenn große Galaxien ähnlicher Größe zusammenkommen, werden sie zu riesigen elliptischen Galaxien.
Dabei geht die zarte Spiralstruktur verloren und die verschmolzenen Galaxien werden groß und elliptisch. Elliptische Galaxien gehören zu den größten jemals beobachteten Galaxien. Eine weitere Folge dieser Fusionen ist, dass die Supermassive Schwarze Löcher (SMBH) in ihren Zentren noch größer werden.
Nicht alle Verschmelzungen führen zu elliptischen Galaxien, wohlgemerkt. Aber alle Verschmelzungen führen zu einer Veränderung der Struktur der verschmolzenen Galaxien. Es wird zum Beispiel angenommen, dass die Milchstraße ein kleines Fusionsereignis mit der nahegelegenen . erlebt Magellansche Wolken ; und in den letzten Jahren wurde festgestellt, dass die Canis major Zwerggalaxie hat sich mit unserer eigenen verschmolzen.
Während Verschmelzungen als heftige Ereignisse angesehen werden, ist angesichts der großen Entfernungen zwischen den Sternen nicht mit tatsächlichen Kollisionen zwischen Sternensystemen zu rechnen. Bei Verschmelzungen können jedoch Gravitationsschockwellen entstehen, die die Bildung neuer Sterne auslösen können. Dies wird vorhergesagt, wenn unsere eigene Milchstraße verschmilzt mit der Andromeda-Galaxie in etwa 4 Milliarden Jahren.
Galaktischer Tod:
Letztendlich hören Galaxien auf, Sterne zu bilden, wenn ihr Vorrat an kaltem Gas und Staub aufgebraucht ist. Wenn das Angebot zur Neige geht, verlangsamt sich die Sternentstehung im Laufe von Milliarden von Jahren, bis sie ganz aufhört. Laufende Verschmelzungen werden jedoch dafür sorgen, dass sich in älteren Galaxien frische Sterne, Gas und Staub ablagern und so deren Leben verlängern.
Derzeit wird angenommen, dass unsere Galaxie den größten Teil ihres Wasserstoffs verbraucht hat und die Sternentstehung sich verlangsamen wird, bis der Vorrat aufgebraucht ist. Sterne wie unsere Sonne können nur etwa 10 Milliarden Jahre bestehen; aber die kleinsten, coolsten Roten Zwerge können ewig bestehen ein paar Billionen Jahre . Dank der Anwesenheit von Zwerggalaxien und unserer bevorstehenden Verschmelzung mit Andromeda könnte unsere Galaxie jedoch noch länger existieren.
Alle Galaxien in dieser Umgebung des Universums werden jedoch irgendwann gravitativ aneinander gebunden und zu einer riesigen elliptischen Galaxie verschmelzen. Astronomen haben Beispiele für diese Art von „fossilen Galaxien“ gesehen, von denen ein gutes ist Unordentlicher 49 – eine supermassive elliptische Galaxie.
Diese Galaxien haben all ihre Reserven an Sternentstehungsgas aufgebraucht, und es bleiben nur noch die langlebigeren Sterne übrig. Irgendwann werden diese Sterne über einen langen Zeitraum hinweg einer nach dem anderen erlöschen, bis das Ganze die Hintergrundtemperatur des Universums ist.
Nachdem unsere Galaxie mit Andromeda verschmolzen ist und mit allen anderen nahegelegenen Galaxien in der lokalen Gruppe verschmolzen ist, können wir erwarten, dass auch sie ein ähnliches Schicksal erleiden wird. Die Evolution der Galaxien hat also über Milliarden von Jahren stattgefunden und wird auf absehbare Zeit weitergehen.
Wir haben viele Artikel über Galaxien für Universe Today geschrieben. Hier ist Was ist die Milchstraße? , Wie ist die Milchstraße entstanden? , Was passiert, wenn Galaxien kollidieren? , Was passiert, wenn Galaxien sterben? , Ein neuer Spin der galaktischen Evolution , und Supercomputer wird die Evolution der Galaxie untersuchen ,
Wenn Sie mehr über Galaxien erfahren möchten, schauen Sie vorbei Pressemitteilungen von Hubblesite zu Galaxien , und hier ist Wissenschaftsseite der NASA zu Galaxien .
Wir haben auch eine Episode von Astronomy Cast über Galaxien aufgenommen – Folge 97: Galaxien .
Quellen:
