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Balken sind
eine Frage des Alters
von Stefan Deiters
astronews.com
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.
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 zur 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.
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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