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SPIRALGALAXIEN
Balken sind eine Frage des Alters
von Stefan Deiters
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30. Juli 2008

Einen deutlich sichtbaren hellen Balken aus Sternen findet man heute in den Zentren von mehr als zwei Dritteln aller Spiralgalaxien. Eine umfangreiche Untersuchung mit dem Weltraumteleskop Hubble hat nun gezeigt, dass Spiralgalaxien offenbar erst im Laufe ihrer Entwicklung einen solchen Balken ausbilden: Im jüngeren Universum gibt es nämlich deutlich weniger Balken-Spiralgalaxien als heute.

COSMOS 3127341

Die Balken-Spiralgalaxie COSMOS 3127341 ist 2,1 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt.  Bild: NASA, ESA, K. Sheth (Spitzer Science Center, California Institute of Technology) und P. Capak und N. Scoville (California Institute of Technology)  [Großansicht]

"Die Entstehung von Balken könnte die letzte wichtige Phase der Entwicklung einer Spiralgalaxie sein", erläutert Kartik Sheth vom Spitzer Science Center der NASA am California Institute of Technology (Caltech). "Man nimmt an, dass Galaxien im Laufe der Zeit durch Verschmelzungen mit anderen Galaxien wachsen. Wenn sie zu Ruhe kommen ist der einzig andere dramatische Weg sich zu entwickeln, die Ausbildung eines Balkens."

Sheth hat zusammen mit Kollegen über 2.000 Spiralgalaxien mit dem Weltraumteleskop Hubble untersucht und dabei festgestellt, dass Balken-Spiralgalaxien vor rund sieben Milliarden Jahren, also als das Universum etwa halb so alt war wie heute, deutlich seltener waren. Die Untersuchung ist Teil des Cosmic Evolution Survey (COSMOS), der größten Himmelsdurchmusterung, die mit Hubble je durchgeführt wurde und mit deren Hilfe die Entstehung und Entwicklung von Galaxien studiert werden soll. Für COSMOS werden Galaxien in einem Himmelsbereich beobachtet, der etwa der neunfachen Fläche des Vollmondes entspricht. So finden sich hier rund zehnmal mehr Spiralgalaxien als in früheren Durchmusterungen, die in der "Balkenfragen" nie eindeutige Schlussfolgerungen zugelassen hatten.

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Die Astronomen stellten jetzt fest, dass es zwar auch schon im jüngeren Universum Balken-Spiralgalaxien gab. Allerdings hatten früher nur 20 Prozent der Spiralgalaxien einen Balken. Diese Verdreifachung im Laufe der vergangenen sieben Milliarden Jahre betraf zudem nicht alle Systeme: "Balken entstanden hauptsächlich in kleineren, massearmen Galaxien", so Sheth. Bei den massereichsten Spiralgalaxien sei das Verhältnis von Galaxien mit und ohne Balken ähnlich wie heute.

"Wir wissen, dass sich massereiche Galaxien schneller entwickeln", erklärt Sheth. "Es war bekannt, dass sich massearme Galaxien langsamer entwickeln, jetzt aber wissen wir, dass dies auch für die Ausbildung eines Balkens gilt." Balken entstehen, so erläutert Bruce Elmegreen, ein Astrophysiker aus der Forschungsabteilung von IBM, wenn die Bahnen der Sterne einer Galaxie immer weiter von einer Kreisbahn abweichen. "Mit der Zeit werden immer mehr Sterne in diese langgezogenen Orbits gezwungen, wodurch der Balken immer ausgeprägter wird. Am Ende befindet sich ein Großteil der Sterne der inneren Scheibe der Galaxie in dem Balken."

Die Ausbildung eines Balkens könnte nach Ansicht Sheths der Beginn von entscheidenden Veränderungen einer Galaxie sein: Durch den Balken würden nämlich große Mengen an Gas in Richtung des galaktischen Zentrums geleitet. Dadurch würden neue Sterne entstehen und sich ein ausgeprägter galaktischer Bulge, also ein kugelförmiger Bereich aus Sternen, ausbilden. Zudem würde dem zentralen Schwarzen Loch mehr "Nahrung" zugeführt.

So könnten Balken also zum Wachsen der Schwarzen Löcher in Galaxienzentren beitragen: "Die Balken ziehen Sterne aus ihren normalen Kreisbahnen in die Zentralregion und leiten eventuell auch Gas ins Zentrum zum supermassereichen Schwarzen Loch", erläutert COSMOS-Chefwissenschaftler Nicholas Scoville vom Caltech. "Ohne diese zusätzliche Nahrung, würde das Schwarze Loch hungern müssen und die Zentralregionen der Galaxien wären recht arm an jungen Sternen."

Auch die Milchstraße ist eine Balken-Spiralgalaxie. Als massereiche Galaxie dürfte sich ihr Balken schon vor einiger Zeit ausgebildet haben, so die Vermutung von Sheth. "Wenn wir verstehen, wie sich Balken in den am weitesten entfernten Galaxien bilden, wird uns das auch helfen, mehr darüber zu erfahren, wie es in unserem kosmischen Zuhause passiert ist."

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siehe auch
Spitzer: Milchstraße hat zwei Arme weniger - 4. Juni 2008
Milchstraße: Perseus-Arm näher als gedacht - 9. Dezember 2005
Spitzer: Milchstraße hat einen Balken - 17. August 2005
Links im WWW
HubbleSite - Pressemitteilung
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