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ULTRAKOMPAKTE ZWERGGALAXIEN
Die Vergangenheit der kosmischen Winzlinge
Redaktion / Pressemitteilung der Universität Bonn
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15. Januar 2009

Die kleinsten Galaxien des Universums leuchten viel schwächer, als es für Sternenhaufen ihrer Gewichtsklasse zu erwarten wäre. Astronomen der Universität Bonn präsentieren nun eine Erklärung für dieses überraschende Phänomen: Nach ihren Berechnungen beheimaten die so genannten ultrakompakten Zwerggalaxien außergewöhnlich viele Neutronensterne und Schwarze Löcher. Sie sind die letzten Zeugen einer gleißend hellen Vergangenheit.

Fornax-Haufen

Das Zentrum des Fornax-Galaxienhaufens: Rechts oben sind die beiden zentralen Riesen-Elliptischen Galaxien des Haufens zu erkennen. Oben links ist vergrößert eine der ultrakompakten Galaxien dargestellt. Bild: Dr. Michael Hilker / Universität Bonn [Ausführlicher Artikel zu diesem Bild aus dem Jahr 2003]

Sie sind die kleinsten unter den Galaxien im Weltall: Ultrakompakte Zwerggalaxien (UCDs, oder ultra compact dwarf galaxies) sind so klein, dass Astronomen sie beim Blick durch das Teleskop lange Zeit für ganz normale Sterne der Milchstraße gehalten hatten. Erst als vor rund zehn Jahren der Bonner Astronom Michael Hilker und der Australier Michael Drinkwater das Lichtspektrum dieser vermeintlichen Einzelsterne genauer analysierten, entpuppten sie sich als unvergleichlich kompakte Ansammlung von Sternen.

UCDs ähneln in vielen Aspekten den einfachen Kugelsternhaufen, die Galaxien wie unser Milchstraßensystem umgeben. Wegen ihrer ungeheuren Masse zählen Astronomen sie aber häufig zu den Galaxien: Sie sind bis zu hundert Mal schwerer als die massereichsten Kugelsternhaufen. Diese Masse konzentrieren die Zwerggalaxien zudem auf engstem Raum, daher das "ultrakompakt" in ihrem Namen. Sie sind etwa hundertmal kleiner als durchschnittliche Galaxien. "Der Abstand von unserer Sonne zum galaktischen Zentrum der Milchstraße beträgt etwa 30.000 Lichtjahre. UCDs sind höchstens hundert Lichtjahre groß", verdeutlicht Jörg Dabringhausen, Doktorand am Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn, die Dimensionen.

Bei den Spektralanalysen der UCDs machten Astronomen schon früh eine überraschende Entdeckung: "Diese Zwerggalaxien müssten angesichts ihrer großen Masse eigentlich mehr Helligkeit aussenden", erläutert Dabringhausen, der zusammen mit Kollegen nun in der Fachzeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ein theoretisches Modell vorstellt, das diese Licht-Masse-Anomalie der UCDs erklären kann.

Die Lösung sind astronomische Objekte, die viel Masse beisteuern, aber kein Licht aussenden. Diese Eigenschaften erfüllen zwei astronomische Extremisten, die den Endpunkt in der Biographie besonders massereicher Sternen darstellen: Neutronensterne und Schwarze Löcher. "Beide sind im All weit verbreitet", weiß Pavel Kroupa, der die Arbeitsgruppe Astrophysics of Stellar Populations, Dynamics and Dark Matter am Argelander-Institut leitet. "Es sollte sie aber in den UCDs besonders häufig geben."

Nach den Berechnungen der Bonner Astronomen gab es in den UCDs nämlich ursprünglich besonders viele massereiche Sterne. So machen in unserer Heimatgalaxie Sterne mit mehr als acht Sonnenmassen nur etwa 23 Prozent der Gesamtmasse aller entstehenden Sterne aus. In den UCDs müsste dieser Wert bei bis zu 90 Prozent gelegen haben. "Weil die UCDs aber sehr alte Objekte sind, haben diese schweren Sterne bereits den Endpunkt ihrer Entwicklung erreicht und wurden zu Neutronensternen oder Schwarzen Löchern", erklärt Kroupa.

UCDs müssen ursprünglich wahre Schmelztiegel gewesen sein; vor allem, wenn man bedenkt, dass sie bei ihrer Geburt noch enger gepackt waren, als sie es heute schon sind. "Zwei Protosterne in einer jungen UCD waren sich tausendmal näher als heute unserer Sonne und der nächste benachbarte Stern", rechnet Dabringhausen vor. Bei solch extrem hohen Sterndichten müssen die jungen Sterne zu exotischen und bisher unbekannten sternähnlichen Objekten verschmolzen sein, vermuten die Bonner Forscher.

 "Durch die Verschmelzung der Protosterne müssen die UCDs in diesem Stadium ihrer Entwicklung gleißend hell gewesen sein", so Dabringhausen. Nach Berechnungen der Bonner Forscher hatten UCDs in ihrem Anfangsstadium die Leuchtkraft einer großen Galaxie, und das konzentriert auf einen Raum von nur etwa einhundert Lichtjahren Durchmesser.

Die extremen Bedingungen in diesem Stadium haben Konsequenzen für die Astrophysik dieses Galaxientyps: "Das Strahlungsfeld im Inneren der UCDs war so stark, dass die Sternentstehung und die eigentliche Struktur der Sterne völlig neu berechnet werden müssen", so die Forscher. Bisher gibt es hierzu aber noch keinerlei theoretische Arbeiten. Wenn sich die Berechnungen der Bonner Astronomen also bestätigen, zählen ultrakompakte Zwerggalaxien zu den extremsten Orten im Universum, an denen Sterne entstanden sind.

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siehe auch
Fornax-Haufen: Astronomen entdecken Vielzahl von Mini-Galaxien - 6. April 2004
Galaxien: Astronomen entdecken neuen Galaxientyp - 30. Mai 2003
Links im WWW
Argelander-Institut für Astronomie
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