Die Frage nach der Entstehung und Entwicklung der Galaxien geh?rt zu den zentralen Fragen der Astronomie. Die gro?en Spiralgalaxien k?nnten sich dabei durch Verschmelzung aus kleineren Galaxien entwickelt haben. Untersuchungen der ESO erh?rten dieses Bild.

Galaxien gibt es in verschiedenster Form und Gr??e. Bild A zeigt das bekannte Klassifikationsschema nach Hubble und Sandage, entnommen dem Buch Universe (http://www.science-shop.de/artikel/761968). Dabei variieren die Galaxien in ihrer Gr??e ganz betr?chtlich: Manche durchmessen gerade mal rund 1.000 Lichtjahre, w?hrend es die Monstergalaxien auf bis zu 160.000 Lichtjahren Durchmesser bringen.

Die Spiralgalaxien, im Bild A noch mal unterteilt in Balkenspiralen und normale Spiralen, haben einen mittleren Durchmesser von 100.000 Lichtjahren, dien Spiralen geh?ren damit zu den wirklich gro?en Galaxien. Ein bekanntes und sehr sch?nes Exemplar ist der Andromeda-Nebel, mit knapp drei Million Lichtjahren in unserer kosmischen Nachbarschaft gelegen. Eine sehr sch?ne Aufnahme findet sich bei astronomie.de: http://www.astronomie.de/fachbereiche/astrofotografie/2005/03/m31.htm

Auch unsere eigene Heimatgalaxie geh?rt bekanntlich zu den Spiralgalaxien. Ihre Gr??e l?sst Spiralgalaxien h?ufiger erscheinen, als sie in Wirklichkeit sind. Ihr Anteil an allen Galaxien betr?gt nur circa 19%, sie sind also eher selten. Dabei sind die Zwerggalaxien noch gar nicht ber?cksichtigt, denn deren H?ufigkeit ist nahezu unbekannt.

Spiralgalaxien sind also gro? und selten. Eine Theorie der Galaxienentwicklung muss diesen Sachverhalt erkl?ren k?nnen. Ein vieldiskutierter Ansatz besteht darin, sich die gro?en Spiralen aus der Verschmelzung kleinerer Galaxien gebildet vorzustellen. Untersuchungen von Astronomen der ESO konnten diesen Ansatz etwas konkretisieren.

Hierzu unterzog ein Astronomenteam um Francois Hammer von der Pariser Sternwarte 195 Galaxien einer Langzeituntersuchung. Dazu griffen sie zur?ck auf das Weltraumteleskop Hubble, den Infrarotsatelliten Iso, das Radioteleskop NRAO Verly Large Array und die beiden 8,2 Meter Teleskope Kueyen und Antu des VLT auf Paranal, Chile. Die beobachteten Galaxien wiesen eine Rotverschiebung von z = 0,4 oder mehr auf, was einer Entfernung von mindestens vier Milliarden Lichtjahren entspricht und somit auch einen entsprechend tiefen Blick in die Vergangenheit. Dabei wurden die Astronomen von der gro?en Anzahl sogenannter LIRGs ?berrascht. Dies sind Galaxien, die im Infrarotbereich ?u?erst leuchtkr?ftig sind, sie wurden von dem Esa Satelliten Iso entdeckt. Das Akronym LIRG steht f?r Luminous Infrared Galaxies. Ihre Leuchtkraft im Infrarotbereich ?bertrifft 100 Milliarden Sonnen. Diese Galaxien sind in unserer kosmischen Nachbarschaft sehr selten. Es wird vermutet, dass in ihnen heftige Sternentstehungsprozesse ablaufen. Das Team um Francois Hammer konnte im Bereich zwischen vier und acht Milliarden Lichtjahren hingegen eine immense Anzahl solcher LIRGs entdecken: jede sechste Galaxie f?llt dort in diese Kategorie.

Das hei?t, das in diesem Zeitraum die Galaxien ?ber eine sehr hohe Sternentstehungsrate verf?gten.



Dies verdeutlicht auch Bild B: Mit Hilfe der beiden erw?hnten Teleskope des VLT konnte von einigen Galaxien das Spektrum aufgenommen werden. Interessant ist dabei der Anteil an Sauerstoff, denn dieser wird in Sternen produziert. Die weit entfernten Galaxien mit hoher Rotverschiebung weisen nur halb soviel Sauerstoff auf, wie Galaxien unserer Nachbarschaft, auch dies ein Hinweis, dass es zwischen 8 und 4 Milliarden Jahren in den Galaxien zu einer aktiven Sternenbildung gekommen sein muss. Im Bild B ist der Sauerstoffanteil auf unsere Sonne bezogen, die rote Linie verdeutlicht die Verh?ltnisse in unserer galaktischen Nachbarschaft. Die blauen Punkte sind die Messdaten der einzelnen Galaxien.

Zusammenst??e und Verschmelzungen von Galaxien k?nnen solch immense Sternentstehungen erkl?ren, da durch die gravitative Wechselwirkung der beiden zusammensto?enden Galaxien eine vermehrte Bildung von Sternen ausgel?st wird. Galaxienverschmelzungen waren demnach noch vor nicht mal 8 Milliarden Jahren h?ufig.


Die ESO-Astronomen entwickeln zur Beschreibung ihrer Daten ein neues Modell der Galaxienbildung. Bild C zeigt die einzelnen Phasen: (1) zun?chst kommt es zur Kollision, dann zur Verschmelzung (2). Beides macht sich durch eine kr?ftige Erh?hung in der Sternentstehungsrate bemerkbar, wie der mittlere Graph in Bild C zeigt. Nach der Verschmelzung st?rzen die Sterne und die interstellare Materie in Richtung Zentrum, es entsteht eine sehr kompakte Struktur (3). Teile des interstellaren Gases, die durch den Gasdruck am st?rzen gehindert wurden, bilden nach und nach eine neue Scheibe um die kompakte Struktur aus, aus der sich eine neue Spiralgalaxie entwickelt (4) und (5). Auf diese Art entstehen aus Spiralgalaxien neue Spiralgalaxien, konsequenterweise sprechen die Astronomen vom Galaxien-Wiederaufbau (spiral galaxy rebuilding).

Dieses Szenario steht im Widerspruch zur g?ngigen Vorstellung, dass Galaxienkollisionen Elliptische Galaxien produzieren. Doch die Beobachtungsdaten und die beobachteten Anteile der verschiedenen Galaxienklassen stimmen mit diesem Modell ?berein.

Dreiviertel aller Spiralgalaxien, n?mlich die mit massiven Bulge (das ist eine Aufw?lbung des Kerns der Galaxie), sollen nach diesem Szenario entstanden sein. Das gilt dann zwar nicht f?r unsere Milchstra?e, aber zum Beispiel f?r die Andromeda-Galaxie.