15.06.2002 / Autor: Mark Weimar Astronomie > Kosmologie

Galaxien - Inseln im All

Galaxien sind große Ansammlungen von Sternen die durch ihre Gravitationskraft zusammengehalten werden.

Diese Ansammlungen sind die grundlegenden Bausteine des Universums. Das es eine enorme Anzahl solcher Galaxien gibt, wurde erst vor kurzem, um 1930 genauer gesagt, entdeckt.

Galaxien können in Recht unterschiedlicher Form auftreten. Es gibt Zwerggalaxien mit ca. 100.000 Sternen und es gibt Riesengalaxien die eine Masse von 2000 bis 3000 Sonnenmassen haben. Die Unterteilung der Galaxien erfolgt nach ihrem Erscheinungsbild im Teleskop. Diese Unterteilung wurde von Edwin Hubble 1925 eingeführt und hat noch heute Gültigkeit.
Nach seiner Einteilung unterscheiden wir drei verschiedene Formen der Galaxien. Die Spiralgalaxien, die elliptischen Galaxien und die irregulären Galaxien. Doch 1936 führte Hubble eine neue Art der Galaxien ein. Die sogenannten linsenförmigen Galaxien die sich zwischen den elliptischen Galaxien und den Spiralgalaxien einordnen.

Spiralgalaxien zeichnen sich durch eine flache Scheibe aus, in der sich der Großteil der Sterne befindet und in der die Spiralarme, die vom Kern ausgehen, liegen. Insgesamt bilden die Spiralgalaxien 61% aller beobachteten Galaxien. Bei Spiralgalaxien findet man in der Scheibe, vor allem in den Spiralarmen selbst, vorwiegend junge Sterne. In diesem Bereich kommt es regelmäßig zur Bildung von neuen Sternen. Die alten Sterne befinden sich im Bereich des Kerns.
Die linsenförmigen Galaxien verdanken ihren Namen der Tatsache, dass sie von der Seite wie zwei aufeinandergelegte Konvexlinsen aussehen. Im Vergleich zu den Spiralgalaxien ist ihre Scheibe weniger stark ausgeprägt. Doch sie zeigen genau wie die Spiralgalaxien einen diffusen Halo, so dass sie insgesamt wie Spiralgalaxien ohne Spiralarme wirken. Die linsenförmigen Galaxien machen ca. 22% der beobachteten Galaxien aus.
Bei den elliptischen Galaxien zeigen die Sterne im Wesentlichen eine symmetrische Verteilung, die oft kugelähnlich ist, sodass diese Systeme wie große Kugelsternhaufen wirken. Elliptische Galaxien bestehen überwiegend aus älteren Sternen, wobei die hellsten die Roten Riesen sind. In diesen Systemen gibt es nur wenig interstellare Materie, sodass es kaum zur Bildung von neuen Sternen kommt. Elliptische Galaxien können von recht unterschiedlicher Masse sein, sie bewegen sich zwischen weniger als 1 Mio. und mehreren tausend Mrd. Sonnenmassen. Die elliptischen Galaxien machen rund 13% des Universums aus.
Vier Prozent aller bisher beobachteten Galaxien im Universum werden von den irregulären gebildet. Diese Bezeichnung verdanken sie der Tatsache, dass sie keine Rotationssymmetrie erkennen lassen. Im allgemeinen sind sie von sehr geringer Masse, sodass sie oft als Begleiter von größeren Systemen auftreten. Ein typisches Beispiel für diese Galaxien sind die Magellanschen Wolken, die die Milchstraße begleiten. Die irregulären Galaxien sind reich an interstellarer Materie und junger Sternen.

Eine zeit lang nahm man an, dass der Bau der Galaxien eng mir ihrer Entwicklung verbunden sei. Man ging davon aus, dass Galaxien sich als elliptische Systeme bildeten und allmählich eine unregelmäßige Gestalt annahmen. In den heute vorherrschenden Theorien zur Entwicklung von Galaxien ist man von dieser Sichtweise abgekommen. Die Gestalt einer Galaxie scheint vielmehr von anderen Faktoren abzuhängen, insbesondere davon, in welchen Zeiträumen sich die Sterne in ihrem Inneren bilden. Wenn die Sterne eines Systems aus irgendeinem Grund in sehr kurzen Zeiträumen entstehen und dabei einen großen Teil der interstellaren Materie aufbrauchen, so dürfte es zur Bildung einer elliptischen Galaxie kommen. Entstehen die Sterne jedoch nach und nach, so dass sich auch heute noch Sterne bilden, so haben wir es mit einer Spiralgalaxie zu tun. Ebenfalls von Bedeutung für die Gestalt einer Galaxie könnte der Umstand sein, ob es zu Zusammenstößen oder Verschmelzungen von Systemen kommt.
Bisweilen kann man im Teleskop Galaxien erkennen, zwischen denen es gewisse gravitationsbedingte Wechselwirkungen zu geben scheint. Der Unterschied zwischen elliptischen und Spiralgalaxien wird heute auch anhand der Theorie der Verschmelzung von Galaxien interpretiert. Demnach könnten sich manche Galaxien, vor allem sehr große, durch Verschmelzung von zwei oder mehr Galaxien gebildet haben, unter Umständen auch von Spiralgalaxien. Computersimulationen haben bestätigt, dass sich durch Verschmelzung von Galaxien früher oder später eine Riesenellipsengalaxie bildet. Viel seltener scheint sich das Gegenteil zu ereignen, dass nämlich einer elliptischen Galaxie durch Gravitationseinwirkung Materie entrissen wird und diese spiralähnliche Strukturen bildet.
Wenn es zu einer Kollision bzw. einer Durchdringung zweier Galaxien kommt, so entstehen extrem starke Gezeitenkräfte, die in Galaxien mit großen Mengen an interstellarem Gas dieses verdichten, wodurch die Entstehung neuer Sterne angeregt wird. Es kommt zu einem beschleunigten Alterungsprozess der Galaxie, indem durch ein derartiges gewaltsames Ereignis die gesamten Gasvorräte aufgebraucht werden.

Die Urknall-Theorie liefert ein Modell für die zeitliche Entwicklung des Universums. Die kosmische Hintergrundstrahlung wiederum lässt den Schluss zu, dass das Weltall zu Beginn, als es noch keine Sterne und Galaxien gab, homogen war. Noch ist nicht genau geklärt, wie es zur Bildung von Galaxien kam, doch es gibt dazu einige vielbeachtete Theorien.
Die Dichte des Universums wies wohl schon früh minimale Schwankungen auf, gleichmäßige Störungen im gleichmäßigen Gefüge, verursacht durch die unablässige Bewegung der Teilchen, die aufgrund ihrer extrem hohen Temperaturen mit Lichtgeschwindigkeit zirkulieren. Dieser Umstand wurde durch die in der Hintergrundstrahlung beobachteten Schwankungen bestätigt. Als diese Dichteunterschiede, die hier und dort auftraten, ein gewisses Ausmaß erreichten, wurde in dichteren Regionen durch die Gravitation immer mehr Materie angezogen.
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