1926 entwickelte der berühmte Astronom Edwin Hubble eine morphologische Klassifikation von Galaxien. Diese Methode unterteilt Galaxien in drei Grundgruppen - elliptisch, spiralförmig und linsenförmig. Seitdem haben Astronomen viel Zeit und Mühe darauf verwendet, herauszufinden, wie sich Galaxien über mehrere Milliarden Jahre entwickeln und warum sie genau die Formen annehmen, die sie schließlich annehmen.
Eine der populärsten und am weitesten verbreiteten Hypothesen in dieser Hinsicht ist eine, die die Änderung der Form von Galaxien infolge ihrer Verschmelzung erklärt, wenn kompaktere Sternhaufen, die von der gegenseitigen Schwerkraft gehalten werden, miteinander verschmelzen und dadurch im Laufe der Zeit die Form und das endgültige Erscheinungsbild von Galaxien bilden. Laut einer neuen Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams können Form und Größe von Galaxien jedoch tatsächlich durch das Auftreten neuer Sterne in ihren zentralen Regionen beeinflusst werden.
Die Studie wurde von Ken-Ichi Tadaki, einem Postdoktoranden, in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für außerirdische Physik und dem National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) geleitet. Um ein vollständigeres Bild der galaktischen Metamorphose zu erhalten, haben Wissenschaftler eine Reihe von Beobachtungen sehr weit entfernter Galaxien durchgeführt.
Evolutionsdiagramm von Galaxien
Die Studie umfasste die Verwendung mehrerer Teleskope, mit denen Astronomen 25 Galaxien beobachteten, die sich etwa 11 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt befanden. In dieser Entfernung beobachteten Wissenschaftler die Galaxien tatsächlich, als sie vor 11 Milliarden Jahren, also etwa 3 Milliarden Jahre nach dem Urknall, genau so aussahen. Diese Zeit wird von Astronomen als die Periode der Spitzenaktivität der galaktischen Bildung im Universum angesehen, als die meisten Galaxien gebildet wurden.
„Es wurde angenommen, dass massive elliptische Galaxien durch Kollisionen von galaktischen Scheiben gebildet wurden. Wir sind uns jedoch nicht sicher, ob alle elliptischen Galaxien jemals von einem solchen intergalaktischen Ereignis betroffen waren. Wir glauben, dass es eine alternative Option gibt “, sagte Tadaki in einer Pressemitteilung, die auf der Website des japanischen Astronomischen Observatoriums veröffentlicht wurde.
Das subtile Licht dieser fernen Galaxien einzufangen, erwies sich als eine entmutigende Aufgabe, bei der Wissenschaftler zwei bodengestützte und ein Weltraumteleskop verwenden mussten. Zuerst suchten sie mit dem 8,2-Meter-Subaru-Teleskop in Hawaii nach 25 Galaxien. Anschließend beobachteten sie die erkannten Objekte mit dem Hubble-Weltraumteleskop und dem bodengestützten Atacama Large Millimeter-Wave Antenna Array (ALMA) in Chile.
Hubble hat das Licht von Galaxien eingefangen, um ihre Form zu bestimmen (die sie vor 11 Milliarden Jahren hatten). Mit ALMA untersuchten Wissenschaftler die Submillimeterwellen, die von kalten Staub- und Gaswolken emittiert werden, dem Ort, an dem neue Sterne geboren wurden. Durch den Vergleich der Ergebnisse beider Beobachtungen konnten Astronomen ein detailliertes Bild davon liefern, wie diese Galaxien vor 11 Milliarden Jahren aussahen, als sich ihre Form noch änderte.
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Beobachtung einer 11 Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie
Was die Wissenschaftler fanden, erwies sich als sehr aufschlussreich. Hubble-Bilder zeigten, dass frühe Galaxien eher von der Scheibenkomponente als von dem zentralen Balken dominiert wurden, den wir gewohnt sind, mit Spiral- und Linsengalaxien zu assoziieren. Gleichzeitig zeigten ALMA-Bilder, dass sich in der Nähe des Zentrums dieser Galaxien massive Gas- und Staubreservoirs befinden könnten, in denen eine sehr aktive Sternentstehung stattfindet.
Um auszuschließen, dass eine derart intensive Sternentstehung durch Galaxienfusionen verursacht werden könnte, verwendeten die Forscher auch Daten aus dem Very Large Telescope der ESO, das sich am Paranal Observatory in Chile befindet, um dies zu überprüfen.
„Hier haben wir starke Beweise dafür, dass sich dichte galaktische Kerne ohne galaktische Kollisionen bilden können. Sie können sich aufgrund einer sehr aktiven Sternentstehung im Herzen der Galaxie bilden “, sagt Tadaki.
Die Ergebnisse dieser Studie könnten Astronomen dazu zwingen, aktuelle Modelle und Theorien der galaktischen Evolution sowie Aspekte wie die Entwicklung von Barrieren und Spiralarmen durch Galaxien zu überdenken. Die Erforschung könnte auch zu einer Überarbeitung der kosmologischen Evolutionsmodelle führen, ganz zu schweigen von der Geschichte unserer eigenen Galaxie.
Wer weiß, vielleicht zwingt dies auch die Astronomen dazu, ihre Vorhersagen darüber zu überdenken, was passieren könnte, wenn unsere Milchstraße und Andromeda in einigen Milliarden Jahren kollidieren. Je mehr und tiefer Wissenschaftler in den Weltraum schauen, desto mehr Überraschungen bietet er. Und jedes Mal, wenn die beobachteten Beobachtungen nicht unseren Erwartungen entsprechen, zwingt dies die Wissenschaftler, die akzeptierten Hypothesen bezüglich der Evolution des Universums zu überarbeiten.
Nikolay Khizhnyak