Das wundersame Leben der Galaxien [Slide Show] - - Die Wissenschaften - 2020

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Anonim

Bilder in einem neuen Buch des Astronomen James Geach beleuchten die Entstehung und das Schicksal der galaktischen Nachbarn der Milchstraße

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Das wundersame Leben der Galaxien Slide Show

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Adaptiert von Galaxy: Mapping the Cosmos von James Geach. Veröffentlicht von Reaktion Books, November 2014. Mit freundlicher Genehmigung des Herausgebers.

Ende 1995 starrte das Hubble-Weltraumteleskop über eine Woche hinweg auf einen winzigen und scheinbar leeren Himmel, einen Bereich, der nicht größer war als die scheinbare Größe einer Periode auf der gedruckten Seite eines auf Armes Länge ausgestreckten Buches. Das Himmelsstück befand sich weit außerhalb der Ebene der Milchstraße und enthielt keine Sterne, Gas und Staub, die das Licht entfernter Galaxien verdunkeln könnten, was Hubble die Möglichkeit bot, bemerkenswert tiefe Beobachtungen des Kosmos zu machen.

Die einwöchige Exposition, die als Hubble Deep Field bezeichnet wird, enthüllte Tausende von Galaxien, die in diesem winzigen, „leeren“ Bereich liegen. Die meisten Galaxien waren so weit entfernt, dass ihr Licht fast 10 Milliarden Jahre gebraucht hatte, um uns zu erreichen. Hubble, der in die Ferne starrte, hatte es geschafft, quer durch das sichtbare Universum zu blicken. Durch die Extrapolation der Galaxienzahlen im Hubble Deep Field über den gesamten Himmel wurde klar, dass unsere Galaxie nur eine von Hunderten von Milliarden ist.

Aber was ist eine Galaxie? Was hat zu der reichen Vielfalt geführt, die wir heute um uns herum sehen, und welche Prozesse bestimmen ihr Schicksal? Ich habe diese Fragen in meinem neuen Buch untersucht. Galaxy: Den Kosmos abbilden .

Von massearmen „Zwergsystemen“ über majestätische, kompliziert strukturierte Spiralgalaxien bis hin zu den massiven Haufen alter elliptischer Galaxien - alle Galaxien, die wir heute sehen, sind Produkte eines fast 14 Milliarden Jahre langen Prozesses, der kurz nach dem Urknall begann. Dezente Kräuselungen in der Dichte der Materie im ursprünglichen Universum zogen durch die Schwerkraft mehr Gas und dunkle Materie an und wurden zu Samen, aus denen alle Galaxien wachsen würden. Zu verstehen, wie diese verschiedenen Galaxien entstanden sind, ist das zentrale Ziel der Galaxienentwicklung.

Wir wissen, dass die elliptischen Galaxien die ältesten und massivsten Galaxien im Universum sind. Sie bildeten die meisten ihrer Sterne nur wenige Milliarden Jahre nach dem Urknall und neigten dazu, in riesigen Haufen zu leben: Versammlungen von Hunderten oder Tausenden einzelner Galaxien bewegten sich in einem gemeinsamen Gravitationspotential wie Bienen um einen Stock. Sie enthalten wenig oder kein Gas, so dass sich keine neuen Sterne mehr bilden. Ihre alten Sterne umkreisen die Galaxie nicht in einer Scheibe, sondern befinden sich auf zufälligen Bahnen um einen zentralen Knotenpunkt. Diese Zufälligkeit gibt einer elliptischen Galaxie ihre charakteristische, etwas kugelförmige Form.

Spiralgalaxien - Galaxien wie unsere eigenen - sind viel häufiger als Ellipticals. Sie drehen sich wie rotierende Platten und sind scheibenförmig, wobei Spiralarme von einer zentralen Ausbuchtung ausgehen. Die Ausbuchtung enthält relativ alte Sterne, aber die Scheibe ist reich an Wasserstoffgas, das sich zu riesigen Wolken zusammenballt, die neue Sterne bilden. Die Arme sind mit hellen blauen Sternhaufen und roten Flecken ionisierten Wasserstoffs mit Stellen der aktiven Sternentstehung gesprenkelt.

Manchmal kollidieren Spiralgalaxien in spektakulären Fusionen, die durch die Anziehungskraft der Schwerkraft zusammengezogen werden. Dieser Vorgang kann den Drehimpuls einer sich drehenden Galaxie aufheben, wodurch Gas zum galaktischen Zentrum kollabiert und intensive Ausbrüche der Sternentstehung auslösen. Fusionen sind wichtig für den Prozess der Galaxienentwicklung, und im lokalen Universum sind die meisten der sternbildenden Galaxien am stärksten verschmelzende Systeme. Das Schicksal solcher Systeme besteht darin, sich schließlich zu Galaxien der elliptischen Vielfalt zu entwickeln.

Um Spiralen und Ellipticals herum finden wir Schwärme kleinerer Satellitengalaxien, die Zwerge genannt werden. Die bekanntesten Zwergesatelliten sind die Große Magellansche Wolke und die Kleine Magellansche Wolke, die unsere Milchstraße umkreisen. Oft sind solche Zwerge reich an Gas und bilden aktiv neue Sterne. Sie sind in der Regel unregelmäßig geformt, mit Ausnahme von Zwergen- "Sphäroiden", die wie elliptische Miniaturgalaxien aussehen und ziemlich symmetrischen Sternenkugeln ähneln.

In ihrem Herzen enthält jede massive Galaxie (einschließlich unserer eigenen) ein supermassives schwarzes Loch. Die Schwarzen Löcher in den Zentren von Galaxien werden als Supermassiv bezeichnet, weil sie Millionen Mal Sonnenmassen enthalten. Normalerweise liegen diese Schwarzen Löcher inaktiv, aber wenn sie neue Materie wie interstellares Gas anreichern, können sie erwachen und bemerkenswert leuchtend werden, wodurch enorme Mengen Energie in die Galaxie freigesetzt werden. Wir nennen diese Systeme aktive galaktische Kerne, und sie scheinen eine entscheidende Rolle bei der Regulierung der Geburt von Sternen in einer Galaxie zu spielen.

Unser Wissen über die galaktische Evolution und unseren Platz im Universum wächst mit beispielloser Geschwindigkeit, aber es bleibt noch viel zu lernen. Galaxy: Den Kosmos abbilden ist meine Geschichte dieser fortgesetzten Entdeckungsreise.