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
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verbindende Materiebrücken
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gemeinsamer “Nebel” um beide Galaxien
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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? ●
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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 ●
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Galaxien sind Ansammlungen von –
Sternen (etwa 1011, Bereich von 109 – 1012, typische Masse eines Sterns bei 1 M⊙)
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Gas zwischen den Sternen (Interstellare Materie; etwa 10% der Galaxienmasse, 10% des ISM wiederum in Staubform)
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dunkle Materie, typischerweise 10mal soviel Masse wie in Sternen
drei Typen –
Spiralgalaxien
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elliptische Galaxien
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Zwerggalaxien (sphärische, elliptische, irreguläre)
Morphologie – das HubbleDiagramm ●
Galaxien haben unterschiedliches Erscheinungsbild
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Hubble ordnete morphologische Typen (willkürlich)
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auch unterschiedliche Eigenschaften?
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Zusammenhang zwischen diesen morphologischen Typen?
Spiralgalaxien ●
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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
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keine weitere Struktur
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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
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bekannte Komponenten sind:
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Scheibe mit Spiralarmen
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zentraler Bulge
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sphärischer Halo
Entfernung zum Zentrum (in Richtung Sternbild Sagittarius) R0 = 8.5 kpc
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Geschwindigkeit der Sonne um Zentrum 220 km/sec
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Durchmesser der Scheibe etwa 50 kpc
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Halo mindestens ebenso groß
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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
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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
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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 ●
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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