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| Neue
Theorie zur Entstehung von Zwerggalaxien klärt offene Fragen |
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| Astronomen
der Universität Zürich postulieren eine neue Theorie zur Entstehung
von Zwerggalaxien. In einer Veröffentlichung im «Astrophysical
Journal» lösen Elena D'Onghia und George Lake mehrere bisher
offene Probleme durch Vergleich von beobachteten Zwerggalaxien mit Supercomputersimulationen
ihrer Entstehung (Astrophysical Journal Letters, Volume 686, Nr. 2, p.
L61). |
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Entstehung
und Eigenschaften von Zwerggalaxien zu erklären, verursachte bisher
grosse Schwierigkeiten. «Vor zehn Jahren hat mein Team an der Universität
in Washington herausgefunden, dass unsere kosmologischen Modelle 30 bis
50 mal mehr kleine Objekte vorhersagen, als wir beobachten. Wären
die Zahlen ungefähr gleich gewesen, wäre dem Modell ein schneller
Erfolg sicher gewesen. Gäbe es keine Zwerggalaxien, hätten wir
vielleicht einen Weg gefunden, ihre Entstehung in der Simulation zu unterbinden»,
sagt der führende Autor George Lake und folgert: «So aber standen
wir vor der Frage: 'Wie schaffen wir es, die meisten der Zwerggalaxien
an ihrer Entstehung zu hindern, aber nicht alle?'»
Die
gängigste Theorie, um die Entstehung vieler leuchtender Zwerggalaxien
zu verhindern, ist, dass gewisse Ereignisse im frühen Universum das
Gas entfernten, aus dem sich Sterne hätten formen können. Das
erste dieser Ereignisse ist die globale Erhitzung und Reionisation des
Universums, die sich während einer Milliarde Jahren nach dem Urknall
ereignet haben. Gemäss dieser Theorie entgeht der kleine Anteil der
Zwerggalaxien, der sich schnell genug gebildet hatte, der Zerstörung.
«Obwohl dies eine interessante Idee ist, liefert sie keine Erklärung
dafür, dass die meisten Zwerge Sterne haben, welche viel später
entstanden sind», sagt Lake.
Der
neue Ansatz: Es beginnt mit der Gruppierung
Fragen
aufgeworfen hat bisher auch die Formation von Zwerggalaxien: Zwerggalaxien
sind nämlich seltsam gruppiert. «Sie sind 'kontaktfreudig' und
ordnen sich in Gruppen an - sowohl innerhalb unserer Galaxie wie auch in
nahe gelegenen Formationen», fährt Co-Autorin Elena D'Onghia
fort. «Man könnte fast meinen, sie würden Schneewittchen
kennen, da sieben 'unserer Zwerge' mit den Magellanschen Wolken verbunden
sind -den grössten Ablegern der Milchstrasse, die gut sichtbar sind,
wenn man das Glück hat, den Himmel aus der südliche Hemisphäre
beobachten zu können.»
Dass
sich Galaxien im Universum hierarchisch formen, weil viele ihrer Bestandteile
in Gruppen von kleineren Objekten eintreffen, haben Forscher bereits früher
bemerkt. «Der entscheidende Faktor ist jedoch nicht, dass diese Zwerggruppen
Gruppen sind, sondern dass sie einen 'Zwergenführer' oder 'Elternteil'
haben. Wenn durch ein Ereignis im frühen Universum Gas aus den kleinsten
Objekten heraus geschleudert wird, führt der Zwergenführer dieses
Gas mit und ermöglicht so den kleinen Kameraden, es zu einem späteren
Zeitpunkt wieder aufzunehmen» sagt D'Onghia.
Lake
und D'Onghia haben all diese Teile des Puzzles zusammengefügt und
stellen die Theorie auf, dass die Magellanschen Wolken die grössten
Mitglieder einer Gruppe von Zwerggalaxien sind, welche vor nicht allzu
langer Zeit in den dunkeln Milchstrassen-Halo eintraten. Sieben der elf
hellsten Satellitengalaxien unserer Milchstrasse waren Teil dieser Gruppe.
Neue
Simulationen, die an der Universität Zürich durchgeführt
wurden, zeigen, dass es für Zwerggalaxien typisch ist, sich in Gruppen
zu formieren und zu einem späten Zeitpunkt in grosse Galaxien einzutreten.
Gezeitenkräfte spalten diese Gruppen und verteilen die leuchtenden
Zwerge auf der Milchstrasse. Auf diese Weise entstehen die Satellitengalaxien,
welche wir heute beobachten.
Diese
neuen Forschungsergebnisse von Lake und D'Onghia korrespondieren auch mit
Messungen, welche erst neulich von Forschern der Harvard Universität,
unter ihnen Nitya Kallivayalil und Gurtina Besla, durchgeführt wurden.
Diese weisen darauf hin, dass sich die Magellanschen Wolken schneller bewegen
als bisher angenommen und dass sie vielleicht erst kürzlich in die
Milchstrasse eingetreten sind. «Das von D'Ongia und Lake vorgeschlagene
Szenarium passt gut zu diesen Beobachtungen und könnte viele Eigenschaften
des Satellitenbestandes der Milchstrasse erklären», erklärt
Lars Hernquist von der Harvard Universität.
Die
Theorie von Lake und D'Onghia löst verschiedene Probleme im Zusammenhang
mit der Entstehung von Galaxien und macht klare Voraussagen, welche in
Kürze getestet werden. Eine dieser Voraussagen ist, dass bei isolierten
Zwerg- und Satelliten-Galaxien Begleiter gefunden werden. Tatsächlich
wurde seit dem erstmaligen Kursieren ihrer Theorie im Juli entdeckt, dass
die Zwerggalaxie Leo IV einen kleinen Begleiter Leo V hat. Auch die Existenz
nahe gelegener Zwergengemeinschaften unterstützt diese Theorie.
Spitzenforschung
am Physik-Insitut der Universität Zürich
Die
Astronomen Lake und D'Onghia sind beide am Institut für Theoretische
Physik der Universität Zürich tätig. Dieses Institut ist
bekannt für seine Pionierarbeit in der Relativitätstheorie und in der Kosmologie. Erst kürzlich hatte es führende Vorhersagen
zu Verteilung und Eigenschaften der Dunkeln Materie im Universum gemacht.
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| Quelle:
Text Universität Zürich, Oktober 2008 |
| Der Himmel wie Planck ihn sieht |
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Der ESA-Satellit Planck kartiert das Universum. Am Ende seiner Mission im Jahr 2012 hat der Satellit den Himmel insgesamt viermal vollständig abgetastet. Der erste komplette Datensatz der kosmischen Mikrowellen- Hintergrundstrahlung steht ab 2012 zur Verfügung stehen. |
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| Dunkle Materie |
| 95 Prozent der bisher gewonnenen Erkenntnissen der Kosmologie bilden so genannte Dunkle Energie und Dunkle Materie, deren physikalische Natur bislang völlig ungeklärt ist. Die Dunkle Energie erfüllt das Universum homogen und bewirkt, dass es beschleunigt expandiert. Die Dunkle Materie macht sich bei vielen astrophysikalischen Beobachtungen durch ihre Schwerkraftwirkung bemerkbar. Quelle: Karlsruhe Institute of Technology |
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| Schwarzes Loch |
| Supermassereicher Raum im Zentrum einer Galaxie. |
| Um Schwarze Löcher herum bewegen sich Gaswolken. Wenn das Gas am schwarzen Loch vorbei fliegt, kehrt es seine Bewegungsrichtung um. |
| Die ersten superschweren Schwarzen Löcher sind kurz nach dem Urknall entstanden. Die superschweren Schwarzen Löcher haben sich vor 13 Milliarden Jahren durch die Kollision von Galaxien gebildet. |
| Riesige Galaxien und supermassive Schwarze Löcher entstehen schnell. Kleine Galaxien dagegen - wie z.B. unsere eigene Galaxie, die Milchstrasse, und ihr vergleichsweise kleines Schwarze Loch im Zentrum - sind langsamer entstanden. Dieses ist mit etwa 1 Million Sonnenmassen deutlich kleiner als die 1 Milliarde Sonnenmassen, welche die simulierten Schwarzen Löcher wiegen.
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| Supernova (Mrz: Supernovae) |
| Explosion eines Sterns am Ende seiner Lebenszeit. |
| Innerhalb weniger Tage blähen sie sich um ein Vielfaches auf und schleudern einen Grossteil ihrer Materie ins Universum. Solche Phänomene sind oft nur während wenigen Monaten sichtbar und verblassen danach sehr stark. Supernovae emittieren ultraviolettes Licht |
| Die Materie, aus der die Erde besteht, entstand vor Milliarden von Jahren in einer Supernova und wurde dann bei der Explosion in den Weltraum geschleudert. |
| Zwerggalaxie |
| Extragalaktisches Sternensystem, welches in der Morphologie den normalen
Galaxien ähnlich ist, aber eine geringere absolute Helligkeit hat. |
| Magellansche Wolken |
| Zwei irreguläre Zwerggalaxien in nächster Nähe
der Milchstrasse; Teil der Lokalen Gruppe; benannt nach Ferdinand Magellan,
dem ersten Europäer, der die beiden Wolken anlässlich seiner
Weltumseglung 1519 beschrieb. |
| 1 Lichtjahr |
| Weg des Lichts, das sich während eines Erdjahres ausbreitet = ca. 365 Tage . 24 h . 3'600 sec . 300'000 km/sec = 9,461 . 1012 km = 9,461 Billionen km |
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