Galaxien und Galaxiegruppen


Eine Galaxie ist ein riesiges kosmisches System aus Sternen, Gas und Staub, die alle durch die Schwerkraft zusammengehalten werden. Diese gewaltigen Strukturen können von einigen Tausend bis zu Billionen von Sternen reichen und bilden die grundlegenden Bausteine des Universums.

Die Milchstraße - Heimat unseres Sonnensystems

Unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße, ist eine Balkenspiralgalaxie mit einem Durchmesser von etwa 100.000 Lichtjahren. Von oben betrachtet, offenbart sie einen hellen Kern, von dem sich elegante Spiralarme erstrecken und sich in die Dunkelheit des Weltraums winden ...
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Unser Sonnensystem ist etwa 26.000 Lichtjahre vom Zentrum entfernt. Es befindet sich ruhig innerhalb eines der Spiralarme der Galaxie, etwa 26.000 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernt. Unser Sonnensystem ist nur ein winziger Teil einer immensen kosmischen Struktur.

Position des Sonnensystems in der Milchstraße
Blick von oben auf unsere Heimatgalaxie

Die Milchstraße steht nicht still. Sie rotiert langsam und trägt dabei ihre Sterne – und unsere Sonne – mit sich. Unser Sonnensystem bewegt sich mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von etwa 828.000 km/h durch den Weltraum und benötigt rund 230 Millionen Jahre für einen Umlauf um das galaktische Zentrum der Milchstrasse.

Aber wie sähe unsere Galaxie von der Seite aus?

Da wir uns innerhalb der Milchstraße befinden, ist es unmöglich, eine solche Perspektive direkt einzufangen. Dank der unglaublich präzisen Messungen von über einer Milliarde Sternen durch die ESA-Mission Gaia konnten Astronomen jedoch eine bemerkenswert realistische Ansicht rekonstruieren.

Rekonstruierte Seitenansicht der Milchstraße
Seitenansicht der Milchstraße (rekonstruiert)

Diese Rekonstruktion zeigt unsere Galaxie als dünne, leicht verzerrte Scheibe – eine für viele Spiralgalaxien typische Struktur. Innerhalb dieser Scheibe befinden sich unsere Sonne und alle am Nachthimmel sichtbaren Sterne.
Die subtilen Farben in dieser Ansicht stammen von interstellarem Staub, jungen heißen blauen Sternen und leuchtenden rötlichen Emissionsnebeln und vermitteln uns einen tieferen Eindruck von der dynamischen und komplexen Natur unserer Galaxie.

ESA Video: "Position unseres Sonnensystems in der Milchstrasse"

Lokale Gruppe

Unsere Milchstraße gehört zur sogenannten Lokalen Gruppe mit rund 30 Galaxien. Die prominentesten Mitglieder dieser Lokalen Gruppe sind die Andromeda Galaxie (Messier 31) und die Dreiecks-Galaxie (Messier 33), die Sie meinen Astrofotos unten finden.

Galaxien werden zur Gruppe, wenn ihre Mitglieder in gravitativer Wechselwirkung stehen. Ihre Schwerkraftfelder wirken aufeinander ein, Galaxien bewegen sich umeinander herum und aufeinander zu. Gleichzeitig expandiert das Universum nach dem Urknall als Ganzes.

Galaxien mit außergewöhnlichem (peculiar) Aussehen

Manchmal sind sich einzelne Galaxien so nahe, dass ...
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Manchmal ist die gravitative Wechselwirkung zwischen einzelnen Galaxien so stark, dass sie sich gegenseitig Gas oder gar Sterne entreißen. Werden die Schwerkraftfelder benachbarter Galaxien stark genug, verschmelzen diese mit der Zeit ineinander.
So nähert sich auch unsere Milchstraße kontinuierlich der Andromeda-Galaxie an. Die Verschmelzung der beiden Spiralgalaxien wird in einigen Milliarden Jahren erwartet. Durch diese Kollision wird eine Elliptische Galaxie entstehen, siehe Kapitel "Galaxientypen mach dem Hubble - Schema" unten.
Vermutlich gab es anfangs in der Lokalen Gruppe tausende Zwerggalaxien, die inzwischen von der Milchstraße und der Andromeda-Galaxie „verspeist“ wurden.
Unsere Galaxie ist eine Spiralgalaxie, deren Arme sich um das Zentrum der Galaxie winden. Es gibt aber auch Elliptische und Irreguläre Galaxien, sowie Riesen und Zwerge unter den Sternsystemen. Mehr als die Hälfte aller Sternsysteme sind Spiralgalaxien. Unsere Milchstraße und unser großer Nachbar, die Andromedagalaxie gehören dazu. Mit einem Durchmesser von etwa 100.000 Lichtjahren haben Spiralgalaxien eine mittlere Größe im Vergleich zu anderen.
Beginnen sich Schwerkraftfelder einzelner Galaxien wechselseitig zu beeinflussen, verformen sich die beteiligten Galaxien. Die Whirlpool-Galaxie Messier 51 im Sternbild Jagdhunde ist ein bekanntes Beispiel wechselwirkender Galaxien. Messier 51 steht in Wechselwirkung mit der kleinen Galaxie NGC 5195, die sich direkt neben Messier 51 befindet. Beide Galaxien sind mit einer Materiebrücke miteinander verbunden. Weitere Beispiele finden Sie unten auf dieser Seite.
Der Astronom Halton Arp stellte in den 60er Jahren einen Atlas of Peculiar Galaxies mit 338 ausergewöhnlich gerformtenn Galaxien zusammen.

Link zu Wikipedia: Halton Arp - Atlas of Peculiar Galaxies
Link zu Wikipedia: Lokale Gruppe
Link zu Wikipedia: Galaxienhaufen
Link zu Wikipedia: Virgo-Galaxienhaufen

Galaxientypen nach dem Hubble - Schema

Der berühmte amerikanische Astronom ...
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Der berühmte amerikanische Astronom Edwin Powell Hubble (* 1889, † 1953) legte eine Klassifikation für unterschiedliche Galaxientypen fest, die im Wesentlichen heute noch gültig ist:
Spiralgalaxien, Balkenspiralgalaxien, Elliptische Galaxien und Irreguläre Galaxien.
Daneben gibt es noch Sonderformen wie die Zwerggalaxien oder die aktiven Galaxien.

  • Spiralgalaxien (Typ S)
    Mehr als die Hälfte aller Sternsysteme sind Spiralgalaxien (gekennzeichnet mit dem Kürzel S), früher auch Spiralnebel genannt. Unsere Milchstraße ehört dazu, auch unser großer Nachbar, der Andromeda Galaxie mit einem Durchmesser von etwa 100.000 Lichtjahren haben Spiralgalaxien eine mittlere Größe im Vergleich zu anderen.
    Sie werden auch Scheibengalaxien genannt, denn von der Seite gesehen ("edge-on", auf ihre Kante) bilden sie flache Scheiben mit einer deutlichen Ausbuchtung im Zentrum, dem Wulst ("bulge"). Im Wulst wirbeln die Sterne auf unregelmäßigen Bahnen sehr dicht umeinander wie in einem Bienenstock. Im Bild unten die Spiralgalaxie Messier 31 (Andromeda Galaxie).

    Andromeda Galaxie
    Andromeda Galaxie
  • Balkenspiralgalaxie (Typ SB, wie unsere Milchstrasse)
    Wie die normale Spiralgalaxie, jedoch mit einem markanten linearen Balken aus Sternen, der durch das Zentrum verläuft und von dem die Spiralarme ausgehen. Etwa zwei Drittel aller Spiralgalaxien besitzen einen solchen Balken. Neuere Untersuchungen (z.B. durch das Spitzer-Weltraumteleskop) haben bestätigt, dass sich im Zentrum der Milchstraße ein ausgeprägter, länglicher Balken aus Sternen befindet, weshalb sie nicht nur als normale Spirale (S), sondern als Balkenspirale (SB) gilt.

    Balken Spiral Galaxie
    Balken Spiral Galaxie
  • Elliptische Galaxie (Typ E)
    Elliptische Galaxien sind gleichmäßig leuchtende, nahezu strukturlose Sternhaufen in elliptischer Form. Sie haben keine Spiralarme oder Staubbänder. Sie bestehen überwiegend aus alten, roten Sternen und zeigen kaum Sternentstehung. Sie sind die massereichsten Galaxien überhaupt und entstehen oft durch Verschmelzungen. Im Bild unten die Linsengalaxie Messier 86.

    Eliptische Galaxie
    Eliptische Galaxie
  • Linsengalaxie (Typ S0)
    Linsengalaxien sind eine Übergangsform zwischen Spiralen und Ellipsen: Sie haben einen ausgeprägten Scheiben- und Zentralwulst, aber keine sichtbaren Spiralarme. Gas und Staub sind weitgehend aufgebraucht, weshalb kaum neue Sterne entstehen. Im Bild unten die Linsengalaxie Messier 102.

    Linsen Galaxie
    Linsen Galaxie
  • Irreguläre Galaxie (Typ Irr)
    Irreguläre Galaxien folgen keinem klassischen Muster – sie haben keine symmetrische Form und oft eine chaotische Struktur. Sie entstehen häufig durch Gezeitenwechselwirkungen oder Kollisionen mit Nachbargalaxien. Die Kleine Magellansche Wolke ist das bekannteste Beispiel in unserer kosmischen Nachbarschaft. Im Bild unten die Große Magellansche Wolke (NASA/Ames Research Center).

    Irregulaere Galaxie
    Irregulaere Galaxie
  • Zwerggalaxie (Dwarf Galaxy)
    Zwerggalaxien sind die bei weitem häufigsten Galaxien im Universum – zahlenmäßig dominieren sie deutlich. Mit nur wenigen Millionen bis Milliarden Sternen sind sie winzig gegenüber großen Galaxien wie der Milchstraße. Sie existieren in elliptischer, irregulärer oder sphäroidaler Form und orbiten oft als Satelliten größerer Galaxien. Im Bild unten die Zwerggalaxie NGC 185, ein Satellit der Andromeda Galaxie M31.

    Zwerggalaxie
    Zwerggalaxie
  • Ringgalaxie
    Ringgalaxien entstehen, wenn eine kleinere Galaxie senkrecht durch das Zentrum einer Scheibengalaxie hindurchdringt und dabei eine ringförmige Stoßwelle aus Sternentstehung auslöst. Hoag's Object ist eines der schönsten bekannten Beispiele. Diese Galaxienform ist selten und zählt zu den spektakulärsten Strukturen im Universum. Im Bild unten die Galaxie Hoag's Object (NASA/Ames Research Center).

    Ring Galaxie Hoag's
    Ring Galaxie Hoag's