Highlights der Astronomie. APOD vom : die kollidierenden Galaxien NGC 2207 und IC 2163 Wechselwirkende Galaxien und Galaxienentwicklung

Highlights der Astronomie APOD vom21.11.2004: die kollidierenden Galaxien NGC 2207 und IC 2163 Wechselwirkende Galaxien und Galaxienentwicklung  Wa...
Author: Insa Möller
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Highlights der Astronomie

APOD vom21.11.2004: die kollidierenden Galaxien NGC 2207 und IC 2163 Wechselwirkende Galaxien und Galaxienentwicklung 

Was ist zu sehen? ●

zwei Galaxien, nahe beieinander



verbindende Materiebrücken



gemeinsamer “Nebel” um beide Galaxien





sehr viel blaues “Licht” in den Spiralarmen der linken Galaxie (NGC 2207) weniger im Innern der rechten (IC 2163) stehen diese beiden Galaxien nur zufällig nebeneinander oder sind sie wirklich  nebeneinander?

Was passiert wirklich? ●











die beiden Galaxien befanden sich auf Bahnen, die sich soweit  nähern, dass sie sich gegenseitig einfangen dabei fliegen die beiden Galaxien entweder ganz nahe  aneinander vorbei, oder sogar durch sich hindurch sie werden nicht mehr auseinander kommen und irgendwann  sogar zu einer Galaxie verschmelzen durch die starken Gezeitenkräfte werden Struktur, Gas, Sterne  stark beeinflusst und modifiziert solche Wechselwirkungen sind nicht unüblich, vielleicht sogar  normal und notwendig für die Entwicklung von Galaxien unsere beiden Galaxien befinden sich noch in einer frühen  Phase ihrer Verheiratung

Galaxien ●



Galaxien sind Ansammlungen von  –

Sternen (etwa 1011, Bereich von 109 – 1012, typische  Masse eines Sterns bei 1 M⊙)



Gas zwischen den Sternen (Interstellare Materie; etwa  10% der Galaxienmasse, 10% des ISM wiederum in  Staubform)



dunkle Materie, typischerweise 10­mal soviel Masse  wie in Sternen

drei Typen –

Spiralgalaxien



elliptische Galaxien



Zwerggalaxien (sphärische, elliptische, irreguläre)

Morphologie – das Hubble­Diagramm ●

Galaxien haben unterschiedliches Erscheinungsbild



Hubble ordnete morphologische Typen (willkürlich)



auch unterschiedliche Eigenschaften?



Zusammenhang zwischen diesen morphologischen  Typen?

Spiralgalaxien ●









Scheibe mit Spiralarmstruktur und zentraler  Verdickung (bulge) zwei Hauptklassen: normale (S) und Balken­ (SB) ­  Spiralen; letztere zeigen balkenförmige Struktur vom  Bulge ausgehend weitere Unterklassen (a, ab, b, bc, c, cd, d) entsprechend  dem Verhältnis Bulge zu Scheibe werden "früh" bis "spät" genannt Bezeichnung ohne jede wirkliche Bedeutung! ebenso Spiralgalaxien = "Spättyp" ohne Bedeutung

Elliptische Galaxien ●

Galaxien mit etwa elliptischen Isophoten



keine weitere Struktur











Elliptizität =1­b/a (a, b: große bzw. kleine Hauptachse),  von 0 bis etwa 0.7 Unterklassen En, mit n=10; E0: kreisförmige  Isophoten offensichtlich Projektions­Effekte wichtig, daher  Klassifikation nicht unbedingt aussagefähig andererseits Elliptizität auch nicht nur projektions­ bedingt elliptische Galaxien = "Frühtyp" ­ ohne Bedeutung

Morphologie

Die Hubble­Sequenz illustriert mit echten Galaxienaufnahmen

Ein Bilderbuch: Elliptische Galaxien

M49 (E1) im  Virgo­Haufen

M32 (E2); Zwerggal. Begleiter von M31

M86 (S0 oder E0?) im Virgo­Haufen

NGC5128 (Cen A); E0; pekuliär wg. Radio und Röntgen­Emission; Staubband

M110 (E6);  Zwerggal. Begleiter  von M31

M59 (E5) im  Virgo­Haufen

... noch mehr Bilder: Spiralgalaxien

M64 (Sab) in  Coma Berenices

NGC1300 (SBc)

M31 (Sb) Andromeda­Nebel

M33 (Sc) lokale Gruppe

M104 (Sab) Sombrero­Galaxie

M58 (SBc) Virgo­Haufen

M102 (S0); Spindel­ Galaxie im Drachen

... und immer noch mehr schöne Bilder

IC4182: Irr (Spiral)

SMC (Irr)

LMC (SBm)

NGC2276 (Sc)

NGC5383 (SBb)

NGC2685 (S0p)

Unsere Milchstraße ●

Typ: Sbc



bekannte Komponenten sind:





Scheibe mit Spiralarmen



zentraler Bulge



sphärischer Halo

Entfernung zum Zentrum (in Richtung Sternbild Sagittarius)   R0 = 8.5 kpc 



Geschwindigkeit der Sonne um Zentrum 220 km/sec



Durchmesser der Scheibe etwa 50 kpc



Halo mindestens ebenso groß



M =  1.3 x 1012 M⊙; L = 3.6 x 1010 L⊙ 

Entstehung und Entwicklung von Galaxien ●

Galaxien finden sich auch bei höchsten Rotverschiebungen, also  selbst im frühesten (soweit bekannt) Universum



entstehen also bereits sehr bald nach dem Urknall ( jung) und Gas­Strömen: Kollision führt  zu Verlust von Gas!

Tadpole and Mice

NGC 4676("The Mice")

Stephans Quintett

Stephans Quintett im Röntgen blau: heißes Gas, vom  Chandra­Röntgensatellit beobachtet spricht für Stöße (Shocks) zwischen den Galaxien, die zu starker Aufheizung des  Gases führen (6 106 K)

Cartwheel­Galaxie

im Radio eine Materiebrücke zur Schuldigen?

Mergers in einem entfernten Galaxienhaufen

81 Galaxien in MS1054­03 (2500 Mpc), davon 13 in  Wechselwirkung (Hubble Space Telescope)

Stern­Kollisionen? Modellgalaxie in Box­Form: 5 kpc = 5 10 21 cm

50 kpc = 5 10 22 cm

effektive Fläche 2.5 10 44 cm 2

Radius eines typischen Sterns 1011cm, also Fläche 1022 cm2  davon 1011 Sterne, also insgesamt max. Sternfläche 1033 cm2 Sterne füllen etwa 4 10­12 des Galaxienquerschnitts aus Wenn nun 1011  Sterne durch unsere Galaxie fliegen (Boxen treffen frontal aufeinander), ist die Wahrscheinlichkeit einer Sternkollision immer noch knapp unter 1

Gas







im Gegensatz zu Sternen füllt Gas den  Raum aus daher wechselwirkt das Interstellare Gas  der beiden Galaxien es wird komprimiert, nachgeschleppt,  durch erhöhte  Temperatur und  Druck herausge­ blasen, etc.

einige Ergebnisse von Simulationen (s. auch Barnes, Univ. Hawaii: www.ifa.hawaii.edu/~barnes) Zeitskalen 108­109 J.

2 identische, gegeneinander gekippte Spiralgalaxien, nur Gas, 3 Komponenten (Farben)

Entstehung eines massiven, gebundenen Objekts in einem  “tidal tail” ; Vorläuferobjekte  sind grün (Gas) und blau (Sterne)

Reaktion einer Scheibengalaxie:   Halo (Dunkle Materie in rot, Bulge Sterne  gelb, Scheibensterne blau, Gas grün)

Milchstraße und Andromeda­Nebel obwohl 770 kpc entfernt, nimmt M31 immer noch 2.5o am Himmel ein!

Relativgeschwindigkeit zur Galaxis 119 km/s ­> Verschmelzen in ca.  6.3 Mrd. Jahren ­> elliptische Galaxie?

Sagittarius Zwerggalaxie (Sgr DEG) nächste Zwerggalaxie, nur 28 kpc entfernt, in Richtung Sagittarius, also Zentrum der Milch­ straße, daher erst 1994 entdeckt

diese Galaxie wird gerade von unserer Milchstraße verschlungen Sgr Gezeitenstrom, Bahn von Sgr DEG

Folgen der Wechselwirkungen ●









Verschmelzen ­> aus kleinen Galaxien werden große Gas­ und Strukturverlust  ­> aus Spiralgalaxien werden elliptische ● gegenrotierende Kerne ● multiple Kerne in cD­Galaxien ● mehr Ellipsen in (reichen) Haufen Gezeitenkräfte lösen Sternentstehung aus  ­> Starburst­Galaxien Stoßheizung des Gases ­> Röntgen­Emission Wechselwirkungen sind nicht selten und exotisch,  sondern essentiell für die Entstehung und Entwicklung  von Galaxien

M51 – Beispiel für induzierte Sternentstehung

im Röntgen: heißes Gas nach Interaktion

im Infraroten: Verteilung des  kühlen Gases

im Sichtbaren: die                                                                  hellen Punkte  sind neu entstandene                                                          Sternhaufen,  einige 106 Jahre alt und 107 M⊙ schwer.

... und das nächste Mal

APOD vom28.11.04:  Carinae  Massereiche Sterne, Vorläufer von Supernovae