In einer klaren Nacht können Sie das Band der Milchstraße am Nachthimmel erkennen. Jahrtausende lang betrachteten Astronomen es mit Ehrfurcht und stellten langsam fest, dass unsere Sonne nur einer von Milliarden Sternen in der Galaxie war. Im Laufe der Zeit, als sich unsere Instrumente und Methoden verbesserten, stellten wir fest, dass die Milchstraße selbst nur eine von Milliarden Galaxien ist, aus denen das Universum besteht.
Dank der Entdeckung der Relativitätstheorie und der Lichtgeschwindigkeit haben wir auch verstanden, dass wir, wenn wir durch den Raum schauen, auch in die Zeit zurückblicken. Indem wir ein Objekt sehen, das 1 Milliarde Lichtjahre entfernt ist, sehen wir auch, wie dieses Objekt vor 1 Milliarde Jahren aussah. Dieser "Zeitmaschinen" -Effekt hat es Astronomen ermöglicht, zu untersuchen, wie Galaxien entstanden sind (d. H. Galaktische Evolution).
Der Prozess, in dem sich Galaxien bilden und entwickeln, ist durch ein stetiges Wachstum im Laufe der Zeit gekennzeichnet, das kurz nach dem Urknall begann. Dieser Prozess und das mögliche Schicksal der Galaxien sind nach wie vor Gegenstand intensiver Faszination und sind immer noch mit einem Teil der Geheimnisse behaftet.
Galaxienbildung:
Der aktuelle wissenschaftliche Konsens ist, dass alle Materie im Universum vor ungefähr 13,8 Milliarden Jahren während eines Ereignisses geschaffen wurde, das als Urknall bekannt ist. Zu diesem Zeitpunkt wurde die gesamte Materie zu einer sehr kleinen Kugel mit unendlicher Dichte und intensiver Hitze verdichtet, die als Singularität bezeichnet wird. Plötzlich begann sich die Singularität auszudehnen und das Universum, wie wir es kennen, begann.
Nach dem schnellen Ausdehnen und Abkühlen war die Verteilung der gesamten Materie nahezu gleichmäßig. Im Laufe der folgenden Milliarden Jahre wurden die etwas dichteren Regionen des Universums von der Gravitation angezogen. Sie wurden daher noch dichter und bildeten Gaswolken und große Materieklumpen.
Diese Klumpen wurden zu Urgalaxien, als die Wasserstoffgaswolken in den Protogalaxien durch Gravitation zusammenbrachen und die ersten Sterne wurden. Einige dieser frühen Objekte waren klein und wurden zu winzigen Zwerggalaxien, während andere viel größer waren und die bekannten Spiralformen wie unsere eigene Milchstraße wurden.
Galaktische Fusionen:
Einmal gebildet, entwickelten sich diese Galaxien zusammen in größeren galaktischen Strukturen, die als Gruppen, Cluster und Supercluster bezeichnet werden. Im Laufe der Zeit wurden Galaxien durch die Schwerkraft voneinander angezogen und kollidierten in einer Reihe von Fusionen. Das Ergebnis dieser Fusionen hängt von der Masse der Galaxien bei der Kollision ab.
Kleine Galaxien werden von größeren Galaxien auseinandergerissen und zur Masse größerer Galaxien hinzugefügt. Unsere eigene Milchstraße hat kürzlich einige Zwerggalaxien verschlungen und sie in Sternströme verwandelt, die den galaktischen Kern umkreisen. Wenn jedoch große Galaxien ähnlicher Größe zusammenkommen, werden sie zu riesigen elliptischen Galaxien.
Wenn dies geschieht, geht die empfindliche 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 supermassiven Schwarzen Löcher (SMBH) in ihren Zentren noch größer werden.
Wohlgemerkt werden nicht alle Fusionen zu elliptischen Galaxien führen. Alle Fusionen führen jedoch zu einer Änderung der Struktur der verschmolzenen Galaxien. Beispielsweise wird angenommen, dass die Milchstraße ein kleines Fusionsereignis mit den nahe gelegenen Magellanschen Wolken erlebt. und in den letzten Jahren wurde festgestellt, dass die Zwerggalaxie von Canis Major mit unserer eigenen verschmolzen ist.
Während Fusionen als gewalttätige Ereignisse angesehen werden, ist angesichts der großen Entfernungen zwischen Sternen keine tatsächliche Kollision zwischen Sternensystemen zu erwarten. Fusionen können jedoch zu Gravitationsschockwellen führen, die die Bildung neuer Sterne auslösen können. Dies wird voraussichtlich passieren, wenn unsere eigene Milchstraße in etwa 4 Milliarden Jahren mit der Andromeda-Galaxie verschmilzt.
Galaktischer Tod:
Letztendlich hören Galaxien auf, Sterne zu bilden, sobald sie ihre Versorgung mit kaltem Gas und Staub aufgebraucht haben. Wenn das Angebot knapp wird, verlangsamt sich die Sternentstehung im Laufe von Milliarden von Jahren, bis sie vollständig aufhört. Durch fortlaufende Fusionen wird jedoch sichergestellt, dass sich in älteren Galaxien frische Sterne, Gas und Staub ablagern und so ihr Leben verlängern.
Gegenwärtig wird angenommen, dass unsere Galaxie den größten Teil ihres Wasserstoffs verbraucht hat und die Sternentstehung sich verlangsamen wird, bis die Versorgung erschöpft ist. Sterne wie unsere Sonne können nur etwa 10 Milliarden Jahre dauern; Aber die kleinsten, coolsten roten Zwerge können einige Billionen Jahre dauern. Dank der Anwesenheit von Zwerggalaxien und unserer bevorstehenden Fusion mit Andromeda könnte unsere Galaxie jedoch noch länger existieren.
Alle Galaxien in dieser Umgebung des Universums werden jedoch irgendwann gravitativ aneinander gebunden und verschmelzen zu einer riesigen elliptischen Galaxie. Astronomen haben Beispiele für diese Art von „fossilen Galaxien“ gesehen, von denen Messier 49 eine gute ist - eine supermassive elliptische Galaxie.
Diese Galaxien haben alle ihre Reserven an sternbildendem Gas aufgebraucht, und alles, was übrig bleibt, sind die länger anhaltenden Sterne. Schließlich werden diese Sterne über weite Zeiträume nacheinander ausblinken, bis das Ganze die Hintergrundtemperatur des Universums ist.
Nachdem unsere Galaxie mit Andromeda verschmolzen ist und sich dann mit allen anderen nahe gelegenen Galaxien in der lokalen Gruppe zusammengeschlossen hat, können wir erwarten, dass auch sie ein ähnliches Schicksal erleiden wird. Die Entwicklung der Galaxien hat also über Milliarden von Jahren stattgefunden und wird auf absehbare Zeit fortgesetzt.
Wir haben viele Artikel über Galaxien für das Space Magazine geschrieben. Was ist die Milchstraße?, Wie hat sich die Milchstraße gebildet? Was passiert, wenn Galaxien kollidieren? Was passiert, wenn Galaxien sterben?, Ein neuer Dreh in der galaktischen Evolution und Supercomputer werden die Galaxienentwicklung untersuchen.
Wenn Sie weitere Informationen zu Galaxien wünschen, lesen Sie die Pressemitteilungen von Hubblesite zu Galaxien und die Wissenschaftsseite der NASA zu Galaxien.
Wir haben auch eine Episode von Astronomy Cast über Galaxien aufgenommen - Episode 97: Galaxien.
Quellen:
- Abteilung für Astronomie der Cornell University - Bildung und Evolution
- Wikipedia - Galaxienbildung und Evolution
- SKA - Wie entwickeln sich Galaxien?
