Drei Bilder des NASA-Weltraumteleskops Spitzer zeigen Galaxienpaare auf dem Scheitelpunkt ihrer kosmischen Vereinigungen. Obwohl die Galaxien jetzt voneinander getrennt erscheinen, zieht die Gravitation sie zusammen, und bald werden sie sich vereinigen, um neue, verschmolzene Galaxien zu bilden. Einige verschmolzene Galaxien werden ein Milliarden Jahre andauerndes Wachstum erfahren. Bei anderen Galaxien wird die Verschmelzung jedoch Prozesse anstoßen, die die Sternentstehung letztendlich zum Erliegen bringen, so dass sie vorzeitig verkümmern.
Nur ein paar Prozent der Galaxien im nahen Universum befinden sich in einem Verschmelzungsprozess, aber vor 6-10 Milliarden Jahren kamen Galaxienverschmelzungen häufiger vor. Diese Prozesse gestalteten unsere heutige galaktische Landschaft maßgeblich. Seit mehr als zehn Jahren arbeiten Wissenschaftler am Great Observatories All-sky LIRG Survey (GOALS). Im Rahmen dieses Projekts haben sie nahe Galaxien betrachtet, um die Einzelheiten von Galaxienverschmelzungen zu untersuchen und sie als lokale Laboratorien für diese jüngere Periode in der Geschichte des Universums zu nutzen. Der Survey hat sich auf 200 nahe Objekte konzentriert, darunter viele Galaxien in verschiedenen Verschmelzungsstadien. Die Bilder zeigen drei dieser Ziele, aufgenommen von Spitzer.
Auf diesen Bildern entsprechen die Farben unterschiedlichen Wellenlängen infraroten Lichts, die für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar sind. Blau entspricht einer Wellenlänge von 3,6 Mikrometern und Grün entspricht 4,5 Mikrometern – beide Wellenlängen werden stark von Sternen emittiert. Rot entspricht 8,0 Mikrometern – das ist eine Wellenlänge, die hauptsächlich von Staub emittiert wird.
Einer der wichtigsten Prozesse, den man für das plötzliche Erliegen der Sternentstehung innerhalb einer verschmolzenen Galaxie verantwortlich macht, ist ein übersättigtes Schwarzes Loch. Im Zentrum der meisten Galaxien liegt ein supermassives Schwarzes Loch – ein gewaltiges Objekt mit Millionen oder Milliarden Sonnenmassen. Während einer galaktischen Verschmelzung werden Gas und Staub in das Zentrum der Galaxie geleitet, wo es bei der Bildung neuer Sterne und der Fütterung des zentralen Schwarzen Lochs helfen kann.
Aber dieser plötzliche Anstieg der Aktivität (Starburst genannt) kann eine instabile Umgebung erzeugen. Schockwellen oder starke Winde des wachsenden Schwarzen Lochs können durch die Galaxie fegen und dabei große Mengen Gas wegblasen und die Sternentstehung zum Erliegen bringen. Ausreichend starke oder sich wiederholende Abströmungen können die Fähigkeit der Galaxie zur Bildung neuer Sterne hemmen.
Der Zusammenhang zwischen Verschmelzungen, Starbursts und der Aktivität des Schwarzen Lochs ist komplex, und Wissenschaftler arbeiten noch daran, ihn komplett zu verstehen. Eine der frisch verschmolzenen Galaxien ist Gegenstand einer detaillierten Studie mit dem W. M. Keck Observatory auf Hawaii. In der Studie suchten GOALS-Wissenschaftler nach galaktischen Schockwellen, die von dem zentralen aktiven galaktischen Kern erzeugt wurden, einem extrem hellen Objekt, das von einem Materie verschlingenden supermassiven Schwarzen Loch gespeist wird. Der Mangel an Schockwellensignaturen spricht dafür, dass die Rolle der aktiven galaktischen Kerne bei der Gestaltung des Galaxienwachstums während einer Verschmelzung nicht ganz eindeutig ist.
Verschmelzende Galaxien im nahen Universum erscheinen für Infrarotobservatorien wie Spitzer besonders hell. GOALS-Studien haben sich auch auf Beobachtungen der Zielgalaxien mit anderen weltraumbasierten Observatorien gestützt, darunter Hubble und Chandra, das ESA-Weltraumteleskop Herschel, sowie auf Beobachtungen von Einrichtungen auf dem Boden, wie dem Keck Observatory, dem Very Large Array der National Science Foundation und dem Atacama Large Millimeter Array.
Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) betreibt die Spitzer-Mission für das Science Mission Directorate der NASA in Washington. Die wissenschaftlichen Operationen werden am Spitzer Science Center am Caltech in Pasadena (Kalifornien) durchgeführt. Die das Teleskop betreffenden Operationen werden von Lockheed Martin Space in Littleton (Colorado) gesteuert. Die Daten werden am Infrared Science Archive des IPAC am Caltech archiviert.
(THK)
Antworten