Wechselwirkende Galaxien

Quelle: NASA and K. Weel (UA)

Galaxien sind nicht isoliert im Universum verstreut und es kommt nicht selten vor, dass sich zwei Galaxien auf ihren Bahnen nahe kommen und in das Gravitationsfeld der jeweils anderen eintreten. Sie treiben entweder aneinander vorbei, kollidieren oder verschmelzen gar.

Die Galaxien NGC 1410 und NGC 1409 (Bild links) befinden sich in Wechselwirkung und sind bereits miteinander kollidiert. Immer wieder werden sich die beiden Systeme durchdringen und schließlich in rund 200 Millionen Jahren verschmelzen.

Ausschnitte aus dem Poss

Wie in diesem Beispiel zeigt sich die Wechselwirkung meistens durch feine Schleier oder Schwänze, die die Galaxien zu verbinden scheinen. Es handelt sich hierbei um Materiebrücken, die durch Schwerkraftwirkung von einer zur anderen Galaxie herübergezogen werden. Solche Gruppen von Galaxien gibt es sehr häufig im Universum. Ein weiteres Beispiel hierfür ist das Stephens Quintett (Bild rechts). Hier wirken, wie der Name schon sagt, gleich vier Galaxien aufeinander ein. (weitere Beispiele)

Das Verschmelzen von Galaxien bezeichnet man als galaktischen Kannibalismus. Eine Galaxie nähert sich einer anderen und umkreist diese zunächst wie ein Mond. Diese Umkreisungen werden dann immer enger bis schließlich beide Galaxien miteinander verschmelzen. Ein Beispiel zweier verschmolzener Galaxien ist Centaurus A.

Quelle: European Southern Observatory

Quelle: Celestial Wonders

Auf dem Photo (links) erkennt man ganz deutlich eine elliptische Galaxie, die von einem Staubgürtel umgeben ist. Doch elliptische Galaxien enthalten normalerweise kaum Gas und Staub. Derartige Staubringe sind eher typisch für Spiralgalaxien. Es wird vermutet, dass diese Galaxie aus der Verschmelzung einer elliptischen Galaxie mit einer Spiralgalaxie hervorgegangen ist.

Sehr selten passiert es, dass Galaxien miteinander kollidieren. Solch ein direkter Zusammenstoß kann hunderte von Millionen Jahren dauern. Direkte Zusammenstöße von Sternen gibt es jedoch so gut wie nie, da die Sternendichte innerhalb einer Galaxie einige Lichtwochen bis -monate groß ist. Nur die Formen der Galaxie verändern sich bei der Kollision stark, da die Sterne durch die Schwerkraftwirkung von ihren üblichen Bahnen abgelenkt werden. Ein Beispiel für zwei kollidierende Galaxien sind die "Antennengalaxien" NGC 4038 und NGC 4039 (Bild rechts).

Quelle: Hubble Space Telescope

Erst durch das Hubble Space Teleskop wurde uns ein sagenhafter Einblick in diese beiden miteinander kollidierenden Galaxien ermöglicht (Bild links). Deutlich sieht man die beiden rötlich leuchtenden Galaxiekerne in denen die supermassiven Schwarzen Löcher vermutet werden.

Quelle: Hubble Space Telescope

Bei der Kollision prallen vor allem die interstellaren Staub- und Gasmassen in den Galaxien aufeinander. Dadurch werden sie komprimiert und es kommt zur raschen Neuentstehung von Sternen. Diese Sterne sind massereich und leuchten daher blau. Sie entstehen gleich in großen Haufen, die bis zu zehn mal größer sein können als die Sternhaufen in unserer Milchstraße. Das Bild rechts zeigt Ausschnitte dieser gewaltigen Sternhaufen, die sich als Folge der Kollision in NGC 4038 und NGC 4039 gebildet haben.

Da diese blauen Sterne sehr massereich sind, leben sie mit einigen Millionen Jahren astronomisch gesehen nicht sehr lange. Am Ende ihres Lebens explodieren sie als Supernova. Durch die vielen Supernovae wird das Gas mit der Zeit aus den Galaxien herausgeschleudert. Nach heutigen Erkenntnissen ist das Ergebnis einer solchen verschmelzung zweier Spiralgalaxien eine elliprische Galaxie. Dieses Phänomen zeigte sich bereits in unserem Beispiel mit Centaurus A. Sind die elliptischen Riesengalaxien, die man heute in den Zentren zahlreicher Galaxiehaufen findet, vielleicht aus solchen Kollisionen entstanden?

Quelle: Hubble Space Telescope

Quelle: Max-Planck-Institut für Astrophysik

Besonders ungewöhnlich erscheinen die sogenannten Ringgalaxien. Astronomen vermuten, dass eine Spiralgalaxie von einer kleineren Galaxie durchdrungen worden sein könnte, wobei eine Kettenreaktion zur Entstehung neuer Sterne ausgelöst wurde. Die 500 Millionen Jahre entfernte Cartwheel-Galaxie (Wagenrad-Galaxie) ist ein schönes Exemplar (Bild links). Deutlich sind der Ring links und die kleine Galaxie rechts zu erkennen.

Eine entscheidende Frage ist nun, inwiefern die Welchselwirkung zweier Galaxien Einfluss auf die Aktivität des galaktischen Kerns hat und umgekehrt. Wie oben bereits gezeigt wurde, spielen Kollisionen und Verschmelzungen von Galaxien bei der Entstehung galaktischer Sternsysteme einer entscheidende Rolle. Dadurch sind im Laufe der Zeit immer größere Galaxien mit veränderter Gestalt entstanden.

Kollidieren die Galaxien, so treiben gravitative Gezeitenkräfte diffus verteiltes Gas in ihr Zentrum. Dort wird es so lange verdichtet, bis es zu einem intensiven Ausbruch der Sternenbildung kommt, einem so genannten "Starburst". Dabei "füttert" das einströmende Gas auch das im Zentrum sitzende supermassive Schwarze Loch, das dadurch rasch an Masse gewinnt. Die dabei wiederum freigesetzte Energie heizt das umgebende Gas stark auf. Je schwerer das Schwarze Loch wird, desto schneller wächst es, sodass auch die Rate, mit der Energie freigesetzt wird, rasch steigt. Doch schließlich wird der Druck in dem aufgeheizten Gas zu groß. Ein mächtiger Wind entsteht, der das noch in der Galaxie vorhandene Gas aus ihrem Zentrum schleudert und damit die so genannte Quasar-Phase und die Sternentstehung abrupt beendet. Das Wachstum erweist sich somit als ein sich selbst begrenzender Prozess.

Die Wechselwirkung einer Galaxie mit einer anderen hat also große Auswirkungen auf die Aktivität des Schwazen Loches. Die Aktivität des Schwarzen Loches hat wiederum große Auswirkungen auf seine Wirktsgalaxie. So sind die entstehenden elliptischen Galaxien verhältnismäßig arm an Gas und bilden kaum noch Sterne. Ihre Sternpopulationen altern daher schnell und entwickeln jene rote Spektralfarben.