Schlagwort: Kollision

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Die Antennen erforschen

Hinter lose verteilten Sternen, von denen einige wenige hell leuchten, sind zwei verzerrte Galaxien angeordnet, die miteinander wechselwirken. Zwei Sternströme sind in großen Bögen hinausgeschleudert.

Bildcredit und Bildrechte: Daten: Subaru, NAOJ, NASA/ESA/Hubble – Montage und Bearbeitung: Roberto Colombari

Im südlichen Sternbild Rabe kollidieren zwei große Galaxien. Sie sind etwa 60 Millionen Lichtjahre entfernt und als NGC 4038 und NGC 4039 katalogisiert. Die schwerfällige Katastrophe dauert Hunderte Millionen Jahre. Dabei kollidieren die Sterne in den beiden Galaxien nur selten.

Doch die großen Wolken aus molekularem Gas und Staub in den Galaxien kollidieren häufig. Das löst Episoden heftiger Sternbildung nahe dem Zentrum der kosmischen Karambolage aus. Diese faszinierende Ansicht ist breiter als 500.000 Lichtjahre. Sie zeigt auch junge Sternhaufen und Materie, die von den Gezeitenkräften weit aus dem Unfallschauplatz hinausgeschleudert wurden.

Das Mosaikbild entstand aus Daten des Subaru-Teleskops auf der Erde und des Weltraumteleskops Hubble. Subaru betont die ausgedehnten, zarten Gezeitenströme. Die extrem detailreichen Daten von Hubble zeigen die hellen Zentren der Galaxien. Das Aussehen der langen, gebogenen Schweife führte zum gängigen Namen für das Galaxienpaar: Die Antennen.

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LIGO entdeckt Gravitationswellen: Schwarze Löcher verschmelzen

Siehe Erklärung. Ein Klick auf das Bild lädt die höchstaufgelöste verfügbare Version.

Illustrationscredit: LIGO, NSF, Aurore Simonnet (Sonoma State U.)

Gravitationswellen sind nun direkt bestätigt. Die erste Entdeckung gelang letzten September. Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) in Washington und Louisiana maßen zur gleichen Zeit Gravitationswellen.

Man prüfte genau, ob die Messungen übereinstimmen. Heute wurde das Ergebnis der 5-Sigma-Entdeckung veröffentlicht. Die gemessenen Gravitationswellen stimmen mit dem überein, was man erwartet, wenn sich zwei große Schwarze Löcher in einer fernen Galaxie auf einer spiralförmigen Bahn nähern und verschmelzen. Das neu entstandene Schwarze Loch vibriert einen Augenblick. Die Vibration klingt schnell ab.

Die historische Entdeckung bestätigt ein Phänomen, das Einstein vorhersagte. Sie ist ein Meilenstein beim Verständnis von Gravitation und den Grundlagen der Physik. Indirekt bestätigt die Entdeckung auch Schwarze Löcher. Die Grafik zeigt, wie die Schwarzen Löcher verschmelzen. Unten verlaufen zwei Kurven. Sie zeigen die Signalstärken der Detektoren im Lauf von 0,3 Sekunden.

In Zukunft erwartet man Entdeckungen von Gravitationswellen durch Advanced LIGO und andere Detektoren. Die Entdeckungen bestätigen nicht nur die atemberaubende Natur dieser Messung. Sie sind vielleicht auch eine ungeheure Methode, um das Universum auf neue Arten zu erforschen.

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Advanced LIGO: verbesserte Gravitationswellendetektoren

Die Arme dieses Gravitationswellen-Observatoriums LIGO im US-Bundesstaat Washington sind je vier Kilometer lang. Sie befinden sich auf einem rostbraunen Untergrund in der Wüste.

Bildcredit: LIGO, Caltech, MIT, NSF

Wenn man Ladung beschleunigt, entsteht elektromagnetische Strahlung, nämlich Licht. Doch wenn man Masse beschleunigt, entstehen Gravitationswellen. Licht war die ganze Zeit sichtbar. Doch ein bestätigter direkter Nachweis von Gravitationswellen ist schwierig. Wenn Gravitationswellen absorbiert werden, entsteht ein winziges symmetrisches Wackeln. Es ist ähnlich, wie wenn man einen Gummiball quetscht und dann schnell wieder loslässt.

Mit getrennten Detektoren kann man Gravitationswellen von alltäglichen Stößen unterscheiden. Starke astronomische Quellen von Gravitationswellen rütteln gleichzeitig an den Detektoren. Das passiert sogar dann, wenn die Detektoren auf gegenüberliegenden Seiten der Erde stehen.

Das Bild zeigt die Arme eines solchen Detektors. Sie sind vier Kilometer lang. Es ist das Laser-Interferometer Gravitationswellen-Observatorium (LIGO) im US-Bundesstaat Washington. Die Detektoren für Gravitationswellen werden ständig verbessert. Das geschieht auch beim Schwesterinterferometer in Louisiana. Sie heute nun empfindlicher als je zuvor.

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Krieg der Galaxien: M81 kontra M82

Links unten ist die prächtige Spiralgalaxie M81, rechts oben die irreguläre M82. Im Hintergrund sind viele Sterne und ein diffuser Nebel verteilt.

Bildcredit und Bildrechte: André van der Hoeven, Neil Fleming und Michael Van Doorn

Beschreibung: Links unten liegt die Spiralgalaxie M81 mit ihren blauen Spiralarmen. Rechts oben ist die von roten Gas- und Staubwolken geprägte irreguläre Galaxie M82.

Die beiden Mammutgalaxien auf dieser atemberaubenden Ansicht sind seit Millionen Jahren in einen Gravitationskampf verwickelt. Die Gravitation jeder Galaxie beeinflusst die andere bei den Begegnungen, die jeweils hundert Millionen Jahre dauern, dramatisch. Bei der letzten Runde verursachte die Gravitation von M82 wahrscheinlich Dichtewellen, die um M81 plätschern, und die zum Reichtum der Spiralarme in M81 führten.

Doch M81 ließ M82 mit gewaltigen Sternbildungsregionen und kollidierenden Gaswolken zurück, die so energiereich sind, dass die Galaxie im Röntgenbereich leuchtet. Diesen großen Kampf sieht man von der Erde aus hinter dem zarten Leuchten eines integrierten Flussnebels. Das ist ein kaum untersuchter Komplex aus diffusen Gas- und Staubwolken in unserer Milchstraße.

In einigen Milliarden Jahren bleibt von dem beiden Galaxien nur eine übrig.

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Wenn Schwarze Löcher kollidieren

Videocredit und -rechte: Zusammenarbeit bei der Simulation extremer Raumzeiten

Was passiert, wenn zwei Schwarze Löcher kollidieren? So eine Extremsituation kommt wahrscheinlich in den Zentren einiger verschmelzender Galaxien und Mehrfachsternsysteme vor.

Das Video zeigt eine Computeranimation vom Endstadium einer Verschmelzung. Solche Gravitationslinseneffekte wären vor einem Sternfeld im Hintergrund zu sehen. Die schwarzen Regionen markieren die Ereignishorizonte des dynamischen Duos. Hintergrundsterne verschieben sich. Sie bilden außen herum einen Ring an der Position ihres gemeinsamen Einsteinrings. Man sieht nicht nur Bilder aller Hintergrundsterne außerhalb des Einsteinrings, sondern auch ein oder mehrere Begleitbilder im Inneren.

Am Ende verschmelzen die Schwarzen Löcher. Im Endstadium so einer Verschmelzung kann ein starker vorhersagbarer Ausbruch an Gravitationsstrahlung auftreten. Das ist eine Nachstrahlung, nach der intensiv gesucht wird. Ihre Natur ist ganz anders als die von Licht. Sie wurde bisher noch nie direkt beobachtet.

Weltraum-Musikvideo: APOD-Bilder vom September 2015

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NGC 6240: verschmelzende Galaxien

Mitten im Bild leuchtet eine Galaxie, deren Aussehen an eine Explosion erinnert. Im Inneren sind rote und dunkle Wolken über einem hellgelben Zentrum. Im Hintergrund leuchten nur wenige Sterne.

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble-Vermächtnis (STScI / AURA), A. Evans (U. Virginia / NRAO / Stony Brook U.)

Beschreibung: NGC 6240 bietet einen seltenen, flüchtigen Blick auf eine nahe kosmische Katastrophe, die in den letzten Zügen liegt. Die gigantische Kollision zweier Galaxien findet ungefähr 400 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Schlangenträger (Ophiuchus) statt.

Die verschmelzenden Galaxien speien verzerrte Gezeitenschweife aus Sternen, Gas und Staub aus, im Inneren finden schnelle, heftige Sternbildungsausbrüche statt. Die beiden massereichen Schwarzen Löcher in den ursprünglichen galaktischen Kernen verschmelzen zu einem einzigen, noch massereicheren Schwarzen Loch. Bald bleibt eine einzige große Galaxie übrig.

Dieses dramatische Bild der Szenerie ist ein Komposit aus Schmalbanddaten und Breitbanddaten vom nahen Infrarot bis ins sichtbare Licht der Hubble-Kameras ACS und WPC3. Die Ansicht ist in der geschätzten Entfernung von NGC 6240 breiter als 300.000 Lichtjahre.

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M51 – die Strudelgalaxie

In der Mitte ist eine Spiralgalaxie mit markanten Armen von oben zu sehen, die von vielen blauen Sternen und roten Sternbildungsstrukturen markiert ist. Oben rechts verläuft ein Spiralarm zu einer kleineren Begleitgalaxie, die gelbrötlich leuchtet.

Bildcredit und Bildrechte: Martin Pugh

Beschreibung: Folgt der Deichsel des Großen Wagens vom Kasten aus, bis ihr zum letzten hellen Stern gelangt. Wenn ihr dann das Teleskop ein bisschen südwestlich schiebt, findet ihr vielleicht dieses tolle Paar wechselwirkender Galaxien – sie sind der 51. Eintrag in Charles Messiers berühmtem Katalog. Die große Galaxie, vielleicht der Original-Spiralnebel mit klar definierter Spiralstruktur, ist auch als NGC 5194 katalogisiert. Ihre Spiralarme und Staubbahnen ziehen klar erkennbar über ihre Begleitgalaxie NGC 5195 (rechts). Das Paar ist zirka 31 Millionen Lichtjahre entfernt und liegt offiziell innerhalb der eckigen Grenzen des kleinen Sternbildes Jagdhunde. M51 wirkt mit bloßem Auge betrachtet matt und verschwommen. Detailreiche Bilder wie dieses zeigen auffällige Farben und blasse Gezeitenbruchstücke rund um die kleinere Galaxie.

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Ringgalaxie AM 0644-741 von Hubble

Die abgebildeete Galaxie besteht aus einem hellgelben, diffus verschwommenem Zentrum, das von einem ovalen, exzentrischen Ring aus blauen Sternen und Sternbildungsgebieten umgeben ist.

Bildcredit: Hubble-Vermächtnisteam (AURA / STScI), J. Higdon (Cornell) ESA, NASA

Beschreibung: Wie kann eine Galaxie die Form eines Ringes annehmen? Der Rand dieser blauen Galaxie ist eine gewaltige, ringähnliche Struktur mit einem Durchmesser von 150.000 Lichtjahren, die aus jungen, extrem hellen, massereichen Sternen besteht. Die Galaxie AM 0644-741 wird als Ringgalaxie bezeichnet und entstand durch eine gewaltige Galaxienkollision.

Wenn Galaxien kollidieren, durchdringt eine die andere – ihre Einzelsterne kommen selten in Kontakt. Die ringähnliche Form ist das Ergebnis eines gravitativen Auseinanderreißens, das durch eine kleine, eindringende Galaxie verursacht wird, die als Ganzes eine große durchdringt. Wenn das geschieht, werden interstellares Gas und Staub verdichtet. Dadurch entsteht eine Sternbildungsfront, die sich vom Einschlagspunkt ausgehend wie eine Welle auf der Oberfläche eines Teiches nach außen bewegt.

Die eindringende Galaxie liegt knapp außerhalb des Bildes. Diese Aufnahme entstand mit dem Weltraumteleskop Hubble und wurde zur Feier von Hubbles Start im Jahr 1990 veröffentlicht. Die Ringgalaxie AM 0644-741 ist etwa 300 Millionen Lichtjahre entfernt.

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