WAS PASSIERT, WENN GALAXIEN KOLLIDIEREN?

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Wir wollen Sie nicht erschrecken, aber unsere eigene Milchstraße befindet sich auf einem Kollisionskurs mit Andromeda, der unserer eigenen am nächsten gelegenen Spiralgalaxie. Irgendwann in den nächsten Milliarden Jahren werden unsere Galaxie und Andromeda - die zufällig auch die beiden größten Galaxien in der lokalen Gruppe sind - zusammenkommen und katastrophale Folgen haben.

Sterne werden aus der Galaxie geworfen, andere werden zerstört, wenn sie in die verschmelzenden supermassiven Schwarzen Löcher krachen. Und die empfindliche Spiralstruktur beider Galaxien wird zerstört, wenn sie zu einer einzigen riesigen elliptischen Galaxie werden. Aber so katastrophal das auch klingt, diese Art von Prozess ist tatsächlich ein natürlicher Teil der galaktischen Evolution.

Astronomen wissen seit einiger Zeit über diese bevorstehende Kollision Bescheid. Dies basiert auf der Richtung und Geschwindigkeit unserer Galaxie und der von Andromeda. Noch wichtiger ist jedoch, dass Astronomen beim Blick in das Universum regelmäßig Galaxienkollisionen beobachten.

Gravitationskollisionen:

Galaxien werden durch gegenseitige Schwerkraft zusammengehalten und umkreisen ein gemeinsames Zentrum. Wechselwirkungen zwischen Galaxien sind ziemlich häufig, insbesondere zwischen Riesen- und Satellitengalaxien. Dies ist oft das Ergebnis einer Galaxie, die zu nahe beieinander driftet, bis zu dem Punkt, an dem die Schwerkraft der Satellitengalaxie einen der primären Spiralarme der Riesengalaxie anzieht.

In anderen Fällen kann der Pfad der Satellitengalaxie dazu führen, dass sie sich mit der Riesengalaxie schneidet. Kollisionen können zu Fusionen führen, vorausgesetzt, keine der Galaxien hat genug Schwung, um nach der Kollision weiterzumachen. Wenn eine der kollidierenden Galaxien viel größer als die andere ist, bleibt sie weitgehend intakt und behält ihre Form bei, während die kleinere Galaxie auseinandergezogen wird und Teil der größeren Galaxie wird.

Solche Kollisionen sind relativ häufig, und es wird angenommen, dass Andromeda in der Vergangenheit mit mindestens einer anderen Galaxie kollidiert ist. Derzeit kollidieren mehrere Zwerggalaxien (wie die Schütze-Zwerg-Sphäroid-Galaxie) mit der Milchstraße und verschmelzen mit dieser.

Das Wort Kollision ist jedoch eine Fehlbezeichnung, da aufgrund der extrem schwachen Verteilung der Materie in Galaxien tatsächliche Kollisionen zwischen Sternen oder Planeten äußerst unwahrscheinlich sind.

Kollision zwischen Andromeda und Milchstraße:

Im Jahr 1929 enthüllte Edwin Hubble Beobachtungsergebnisse, die zeigten, dass sich entfernte Galaxien von der Milchstraße entfernten. Dies führte ihn dazu, das Hubble-Gesetz zu erstellen, das besagt, dass die Entfernung und Geschwindigkeit einer Galaxie durch Messen ihrer Rotverschiebung bestimmt werden kann - d. H. Ein Phänomen, bei dem das Licht eines Objekts zum roten Ende des Spektrums verschoben wird, wenn es sich wegbewegt.

Spektrographische Messungen an dem von Andromeda kommenden Licht zeigten jedoch, dass sein Licht zum blauen Ende des Spektrums hin verschoben war (auch bekannt als Blueshift). Dies deutete darauf hin, dass sich Andromeda im Gegensatz zu den meisten Galaxien, die seit dem frühen 20. Jahrhundert beobachtet wurden, auf uns zubewegt.

Im Jahr 2012 stellten die Forscher fest, dass eine Kollision zwischen der Milchstraße und der Andromeda-Galaxie sicher eintreten würde, basierend auf Hubble-Daten, die die Bewegungen von Andromeda von 2002 bis 2010 verfolgten. Basierend auf Messungen seiner Blauverschiebung wird geschätzt, dass sich Andromeda nähert unsere Galaxie mit einer Geschwindigkeit von etwa 110 km / s.

Bei dieser Geschwindigkeit wird es wahrscheinlich in rund 4 Milliarden Jahren mit der Milchstraße kollidieren. Diese Studien legen auch nahe, dass M33, die Triangulum-Galaxie - die drittgrößte und hellste Galaxie der lokalen Gruppe - ebenfalls an dieser Veranstaltung teilnehmen wird. Höchstwahrscheinlich wird es in der Umlaufbahn um die Milchstraße und Andromeda landen und zu einem späteren Zeitpunkt mit dem Fusionsrest kollidieren.

Konsequenzen:

Bei einer Galaxienkollision absorbieren große Galaxien kleinere Galaxien vollständig, zerreißen sie und nehmen ihre Sterne auf. Aber wenn die Galaxien ähnlich groß sind - wie die Milchstraße und Andromeda - zerstört die enge Begegnung die Spiralstruktur vollständig. Die beiden Sterngruppen werden schließlich zu einer riesigen elliptischen Galaxie ohne erkennbare Spiralstruktur.

Solche Wechselwirkungen können auch eine geringe Sternentstehung auslösen. Wenn die Galaxien kollidieren, sammeln sich riesige Wasserstoffwolken und werden komprimiert, was eine Reihe von Gravitationskollaps auslösen kann. Eine Galaxienkollision führt auch dazu, dass eine Galaxie vorzeitig altert, da ein Großteil ihres Gases in Sterne umgewandelt wird.

Nach dieser Zeit der grassierenden Sternentstehung geht den Galaxien der Treibstoff aus. Die jüngsten heißesten Sterne detonieren als Supernovae, und alles, was übrig bleibt, sind die älteren, kühleren roten Sterne mit viel längerer Lebensdauer. Aus diesem Grund haben riesige elliptische Galaxien, die das Ergebnis von Galaxienkollisionen sind, so viele alte rote Sterne und sehr wenig aktive Sternentstehung.

Trotz der Andromeda-Galaxie mit etwa 1 Billion Sternen und der Milchstraße mit etwa 300 Milliarden Sternen ist die Wahrscheinlichkeit, dass sogar zwei Sterne kollidieren, aufgrund der großen Entfernungen zwischen ihnen vernachlässigbar. Beide Galaxien enthalten jedoch zentrale supermassive Schwarze Löcher, die nahe dem Zentrum der neu gebildeten Galaxie zusammenlaufen.

Diese Fusion mit Schwarzen Löchern wird dazu führen, dass die Energie der Umlaufbahn auf Sterne übertragen wird, die im Laufe von Millionen von Jahren in höhere Umlaufbahnen gebracht werden. Wenn die beiden Schwarzen Löcher innerhalb eines Lichtjahres voneinander kommen, senden sie Gravitationswellen aus, die weitere Orbitalenergie ausstrahlen, bis sie vollständig verschmelzen.

Das vom kombinierten Schwarzen Loch aufgenommene Gas könnte einen leuchtenden Quasar oder einen aktiven Kern erzeugen, der sich im Zentrum der Galaxie bildet. Und schließlich könnten die Auswirkungen einer Fusion mit Schwarzen Löchern auch Sterne aus der größeren Galaxie werfen, was zu Schurkensternen mit Hypervelocity führt, die sogar ihre Planeten mit sich führen könnten.

Heute versteht es sich, dass galaktische Kollisionen ein gemeinsames Merkmal in unserem Universum sind. Die Astronomie simuliert sie heute häufig auf Computern, die die Physik realistisch simulieren - einschließlich Gravitationskräften, Gasdissipationsphänomenen, Sternentstehung und Rückkopplung.

Schauen Sie sich auch dieses Video der bevorstehenden galaktischen Kollision mit freundlicher Genehmigung der NASA an:

Wir haben viele Artikel über Galaxien für das Space Magazine geschrieben. Was ist galaktischer Kannibalismus? Galaktische Kollisionen könnten die Sternentstehung auslöschen, neue Hubble-Version: Dramatische Galaxienkollision, ein virtueller galaktischer Zusammenstoß! und Bestimmen der Galaxy-Kollisionsrate.

Wenn Sie weitere Informationen zu Galaxien wünschen, lesen Sie die Pressemitteilungen von Hubblesite zu Galaxien und die Wissenschaftsseite der NASA zu Galaxien.

Wir haben auch eine Episode von Astronomy Cast über Galaxien aufgenommen - Episode 97: Galaxien.

Quellen: