Galaxienverschmelzung: Von der Begegnung zur Verschmelzung

Galaxienfusion

Galaxienverschmelzungen stellen eines der spektakulärsten und grundlegendsten Phänomene der Kosmologie dar. Im Gegensatz zu dem statischen Bild, das wir vom Universum haben könnten, sind Galaxien keine festen Einheiten, sondern entwickeln sich ständig weiter. unter der Wirkung der Schwerkraft zusammenkommen und verschmelzen. Die Gesamtdauer einer vollständigen Verschmelzung kann je nach Masse der Galaxien und ihrer Flugbahn zwischen 0,5 und 2 Milliarden Jahren variieren. In Galaxienhaufen tragen diese Ereignisse zur Hierarchie der Bildung großer Strukturen bei.

AGalaxienverschmelzungist ein großes kosmisches Ereignis, das die Morphologie verändert und auslöstSternentstehungsausbrücheund kann zentrale Schwarze Löcher antreiben.Fritz Zwicky(1898-1974) war einer der ersten, der diese Wechselwirkungen und ihre Rolle in der galaktischen Entwicklung untersuchte.

Die Phasen der galaktischen Verschmelzung

Wenn sich zwei Galaxien nahe genug kommen, löst ihre gegenseitige Anziehung einen komplexen kosmischen Tanz aus. Die Schwerkraft zwischen zwei Massen wird durch das Newtonsche Gesetz der universellen Gravitation ausgedrückt: \(F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}\), wobei \(G\) die Gravitationskonstante ist, \(m_1\) und \(m_2\) die Massen der Galaxien, und \(r\) der Abstand zwischen ihnen.

1. Das erste Treffen

Die erste Phase beginnt, wenn zwei Galaxien in ihren gegenseitigen gravitativen Einflussbereich gelangen. An diesem Punkt beginnen die Gezeitenkräfte, ihre Struktur zu verzerren, was zu Störungen führt, die sich allmählich verstärken.

2. Verformung und Bildung von Gezeitenschweifen

Unter dem Einfluss von Gezeitenkräften entwickeln Galaxien charakteristische längliche Strukturen: Gezeitenschwänze und Brücken. Diese spektakulären Ausdehnungen können sich über Zehntausende Lichtjahre erstrecken und bestehen aus Sternen, Gas und Staub, die aus den Muttergalaxien herausgerissen wurden. Das berühmte Beispiel vonMausgalaxien(NGC 4676) veranschaulicht dieses Phänomen perfekt.

3. Die Koaleszenzphase

Nach mehreren nahen Vorbeiflügen verlieren Galaxien durch dynamische Reibung kinetische Energie und schließlich zu einer einzigen Einheit verschmelzen. Der resultierende galaktische Kern erfährt eine heftige Entspannung, ein Prozess, der die Energie zwischen den Sternen neu verteilt, um ein neues Gleichgewicht zu erreichen.

Astrophysikalische Folgen von Fusionen

Sternentstehung ausgelöst

Galaktische Verschmelzungen komprimieren Wolken aus molekularem Gas und lösen oft intensive Episoden der Sternentstehung aus sogenannte „Starbursts“. Die Geschwindigkeit der Sternentstehung kann sich im Laufe einiger zehn Millionen Jahre um den Faktor 100 oder mehr erhöhen.

Aktivierung aktiver galaktischer Kerne

Gravitationsstörungen können Gas in Richtung des galaktischen Zentrums leiten und so das supermassereiche Schwarze Loch antreiben und Aktivieren von aAGN. Dieses Phänomen erklärt die beobachtete Korrelation zwischen Fusionen und Quasaraktivität.

Morphologische Transformation

Fusionen verändern die Morphologie von Galaxien radikal. Durch die Verschmelzung zweier gasreicher Spiralgalaxien entsteht normalerweise eine elliptische Galaxie. wie vorhergesagtAlar Toomre(1940-) in seiner Pionierarbeit mit seinem BruderJuri Toomre (1937-).

Tabelle der galaktischen Verschmelzungen

Quellen:Extragalaktische Datenbank der NASA/IPAC, Europäische Südsternwarte (ESO).