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Sonntag, 22.10.2017
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Auch Zwerggalaxien sind Kannibalen

Astronomen beobachten, wie sich ein kleines Milchstraßensystem ein noch kleineres einverleibt

Das Motto „Aus Klein mach Groß“ gilt auch im All: Winzige Galaxien verschmelzen zu stattlichen Milchstraßensystemen. Wie aber wachsen die Zwerggalaxien? Offenbar auf ähnliche Weise, das heißt, durch kosmischen Kannibalismus. Den Beleg dafür haben jetzt zwei Forschergruppen entdeckt: Sie fanden eine Minigalaxie, die gerade eine andere auffrisst.
Die Zwerggalaxie NGC 4449 (oben links) verschlingt gerade eine noch kleinere Galaxie (unten rechts und Ausschnitt).

Die Zwerggalaxie NGC 4449 (oben links) verschlingt gerade eine noch kleinere Galaxie (unten rechts und Ausschnitt).

Die heute akzeptierten Modelle der Galaxienentwicklung beruhen auf Kannibalismus: Kleinere Sternsysteme verschmelzen in mehreren Schritten so lange miteinander, bis große Galaxien wie unsere Milchstraße oder ihre noch massereicheren Geschwister entstanden sind. Doch bevor diese Reaktionskette beginnt, müssen überhaupt erst einmal Sterne existieren, die zusammen mit Gas und Staub eine Galaxie formen.

Diese ersten Sterne im jungen All kamen auf die Welt, als Gaswolken unter ihrer eigenen Schwerkraft kollabierten. Erreichte die Materie dabei eine bestimmte kritische Dichte und Temperatur, zündete im Zentrum eines solchen Gasballons der Kernreaktor: Ein Stern war geboren. Zusammen mit Myriaden anderen bildete er ein Milchstraßensystem. Denkbar, dass die kleinsten bekannten Galaxien in der beschriebenen Weise entstanden. Eine Verschmelzung wäre zu deren Evolution nicht notwendig. Tatsächlich haben die Astronomen bei solchen Zwerggalaxien keine beobachtet – bis jetzt.

Erster Beleg für Theorie des Zwergen-Kannibalismus


Zwei Teams, eines um David Martínez-Delgado vom Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA), das andere um Michael Rich von der University of California at Los Angeles (UCLA), haben nun unabhängig voneinander die Fusion zweier Zwerggalaxien aufgespürt: Sie fanden, dass es sich bei einem erstmals im Jahr 2007 nachgewiesenen Begleitobjekt der Galaxie NGC 4449 im Sternbild Jagdhunde um ein noch kleineres Milchstraßensystem handelt, das kurz davor steht, von NGC 4449 verschluckt zu werden. Dazu untersuchten die Wissenschaftler unter anderem die Form der Verzerrung, analysierten die Sterntypen und fahndeten nach Strukturen, welche die Umlaufbahn der als Speise dienenden Galaxie nachzeichnen.


„Eine Reihe von Modellen sagen vorher, dass Zwerge andere Zwerge verschlingen sollten. Jetzt haben wir solch eine Mahlzeit erstmals direkt beobachten können und so ein wichtiges Puzzlestück der Galaxienentwicklung gefunden“, sagt Martínez-Delgado. „Außerdem ist uns NGC 4449 mit einer Entfernung von 12 Millionen Lichtjahren relativ nahe. Das zeigt, dass solche Prozesse auch im heutigen Universum noch eine Rolle spielen. Sie müssen berücksichtigt werden, um unsere kosmische Nachbarschaft zu verstehen.“

Michelle Collins, die in der Rich-Gruppe die Form der Zwerggalaxie untersucht hat, ergänzt: „Wir wissen nun, wie eine halbverdaute Zwerggalaxie aussieht. Daher sollten wir weitere Beispiele für Zwerge finden, die andere Zwerge verschlingen.“ Sobald hinreichend viele Beispiele entdeckt seien, stünden die Modelle, welche die ersten Stadien des Galaxienwachstums als Verschmelzungsszenario beschreiben, auf einer sicheren Basis.

Versteckte Verschmelzung dank Dunkler Materie


Massenschätzungen für den winzigen Begleiter von NGC 4449 legen nahe, dass er beträchtliche Mengen an Dunkler Materie enthält, die kein Licht aussendet und mit herkömmlicher atomarer Materie nur durch ihre Schwerkraft in Wechselwirkung tritt. Träfe dies zu, dann könnte es sich um eine „versteckte Verschmelzung“ handeln, bei der eine Galaxie mit einem Objekt fusioniert, dass leuchtschwach und daher nur schwer nachzuweisen ist, aber aufgrund seiner hohen Masse trotzdem einen merklichen Einfluss auf Form, Größe und Dynamik der größeren Galaxie ausübt.

Für ihre Untersuchungen verwendeten beide Gruppen vergleichsweise kleine, für ihre Zwecke aber gut geeignete Instrumente und arbeiteten dabei mit Amateurastronomen zusammen: Michael Rich und seine Kollegen nutzten im Mai und im Juni 2011 das Saturn Lodge 70-Zentimeter-Teleskop auf dem Gelände der Polaris Observatory Association. Das Team um David Martínez-Delgado arbeitete zwischen April 2010 und Januar 2011 mit dem Jay GaBanys 50-Zentimeter-Teleskop am Black Bird Observatory. Martínez-Delgado und seine Kollegen stellten außerdem im Januar 2011 Nachbeobachtungen am 8,2-Meter-Subaru-Teleskop auf Hawaii an und gewannen Bilder, auf denen sich einzelne Sterne der kleineren Galaxie zeigen. (Astrophysical Journal Letters, im Druck)
(Max-Planck-Gesellschaft, 09.02.2012 - NPO)
 
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