Es war einmal vor langer Zeit in einer weit, weit entfernten Galaxis …
- Star Wars
Nicht nur in Star Wars werden unendliche Weiten mit Abertausenden von Sternen gezeigt. Vielmehr sind fremde Welten Thema aller moderner Science-Fiction-Filme. Doch nicht nur im Film, sondern auch im realen Leben, schaut die Menschheit seit Jahrtausenden fasziniert in den Himmel. Den Wunsch danach, zu fremden Galaxien zu reisen, konnte sie sich bislang jedoch noch nicht erfüllen.
Aber hast Du Dich jemals gefragt, was denn eine Galaxis überhaupt ist, was sie ausmacht und wie viele Galaxien es im gesamten Universum gibt?
Galaxien Definition
Ihren Ursprung haben Galaxien, genau wie Planeten oder Sterne, in der Gravitation ihrer Masse. Jede Masse übt auf eine andere Masse eine gravitative Anziehungskraft aus.
Eine Galaxie beschreibt eine Ansammlung von Sternen, Materiewolken, Planeten und sonst allen Objekten wie Asteroiden oder dunkler Materie.
Sie sind durch die Kraft ihrer Gravitation makroskopisch zu einem zusammenhängenden Gebilde geworden. Die Massen von Galaxien bewegen sich zwischen 1 Milliarde und 10 Billionen Sonnenmassen.
Willst Du mehr über Gravitation erfahren, schau Dir die Erklärung über Gravitationsfelder an.
Die Gravitationskraft zwischen zwei Massen nimmt mit dem Quadrat zur Entfernung ab.
Der gravitative Einfluss von Galaxien untereinander ist daher bereits ab einer Entfernung von 10 bis 20 Millionen Lichtjahren nicht mehr groß genug, um deren Entwicklung gegenseitig zu beeinflussen. Deswegen sind für die Formung und Bewegung einer Galaxie in der Regel nur die Nachbargalaxien relevant.
Aber welche Arten von Galaxien gibt es im Universum?
Galaxien Arten
Galaxien können unterschiedliche Formen und Größen annehmen. Der maßgebliche Faktor, der die Art und Größe einer Galaxie bestimmt, ist die enthaltene Masse. Je nach Form werden Galaxien in Haupt- und Untergruppen der sogenannten Hubble-Klassifikation eingeteilt.
Die Hubble-Klassifikation ist nach Edwin Hubble benannt, wie das gleichnamige Hubble Teleskop. Die Art dieser Klassifikation beruht auf rein empirischen Daten und hat keine Aussagekraft über die Entwicklung einer Galaxie.
Die Klassifikation kannst Du Dir folgendermaßen vorstellen:
Abb. 1 - Hubble Klassifikationsschema
Willst Du mehr über das Hubble Teleskop erfahren, schau Dir gerne die Erklärung dazu an.
In der Abbildung kannst Du erkennen, dass die Unterschiede der einzelnen Galaxien-Klassen in ihrer Form liegen. Angefangen bei den eher kugelförmigen Galaxien E0 nehmen die folgenden Galaxien, bis zur Klasse E7, ellipsenartige Formen an. Galaxien der Klasse S0 besitzen ein linsenförmiges Aussehen.
Ab der Klassifikation S0 werden zwei Unterarten definiert, die SBa-SBc sowie Sa-Sc Klassen. Die Eigenschaft, welche Galaxien ihren Platz in diesem Schema zuweist, ist die Form und Anzahl ihrer Spiralarme. Die Klassen Sa-Sc bilden natürliche Verwirbelungen – Spiralarme aus und haben sonst eine unauffällige Form.
Der häufig vorkommende Typ der Balkenspiralgalaxie besitzt, ausgehend vom Zentrum, einen langen Balken an dem sich Spiralarme anschließen. Je nach Form des Kerns und Ausprägung dieser Spiralarme, werden Galaxien dieser Art in die Klassen SBa, SBb und SBc eingeteilt.
Abb. 2 - Balkenspiralgalaxie (Quelle: nasa.gov)
Das Bild zeigt deutlich den Balken sowie die ausgehenden Spiralarme einer Balkenspiralgalaxie.
Es existieren jedoch auch viele weitere Galaxien, welche in kein eigenes Schema passen. Was sind aber die Eigenschaften von Galaxien und wie unterscheiden sie sich voneinander?
Galaxien Eigenschaften
Bis heute wurden bereits viele Milliarden Galaxien beobachtet und dokumentiert. Dabei haben sich bei den meisten Galaxien einige Gemeinsamkeiten in ihren Eigenschaften und Formen gezeigt, welche man häufig schon anhand ihres Erscheinungsbildes erkennen kann.
Die folgende Liste zeigt Dir zusammengefasst die wichtigsten Galaxie-Typen, ihre besonderen Eigenschaften sowie Beispielbilder.
Galaxie Bezeichnung | Besondere Eigenschaften | Beispielbild |
Elliptische Galaxien | - Sehr alte Galaxien mit einer gleichmäßigen Lichtverteilung
- Geringe Sternentstehungsrate – Großteil der Materie bereits verbraucht
- Fehlen auffälliger Strukturen
- Teils sehr große Massen von bis zu 100 Billionen Sonnenmassen
|  Abb. 3 - Elliptische Galaxie ESO 325-G004
|
Linsenförmige Galaxien | - Zwischentyp zwischen spiral- und elliptischen Galaxien
- Ebenfalls geringe Sternentstehungsrate
- Unterscheidung zu elliptischen Galaxien durch Seitenansicht
- Scheibenförmig, keine Spiralarme
|  Abb. 4 - Linsenförmige Galaxie NGC 4111
|
Spiralgalaxien | - Scheibenförmig mit auslaufenden Spiralarmen
- Zentrum beherbergt größtenteils alte Sterne
- Relativ hohe Sternentstehungsrate innerhalb der Spiralarme
- Einer der häufigsten Galaxien-Typen
- Massen zwischen 100 Milliarden und 6 Billionen Sonnenmassen
|  Abb. 5 - Spiralgalaxie Messier 101
|
Irreguläre Galaxien | - Keine erkennbare Symmetrie, damit auch keine Spiralarme
- Fehlender Galaxie-Kern
- Weit geringere Massen als reguläre Galaxien (700 Millionen - 130 Milliarden Sonnenmassen)
|  Abb. 6 - Große Magellansche Wolke
|
Elliptische Galaxien bestehen hauptsächlich aus sehr alten Sternen, die ihren Brennstoff fast gänzlich verbraucht haben. Dadurch lassen sich kaum Aktivitäten wie die Entstehung neuer Sterne oder Planetensysteme beobachten.
Allerdings ist im Kern dieser Galaxien mehrheitlich ein supermassives schwarzes Loch zu finden, das in seiner Leuchtkraft oftmals die gesamte Galaxie übertrifft. Dies kannst Du hervorragend an dem ersten Bild der Tabelle, an dem hellen Mittelpunkt erkennen.
Ein supermassives schwarzes Loch ist in den Kernen der meisten Galaxien zu finden, da sich dort der Schwerpunkt der Gravitationskraft der Galaxie befindet und früh entstandene schwarze Löcher viele Milliarden Jahre Zeit hatten, Materie zu verschlingen. Im Zentrum unserer Galaxie, der Milchstraße, befindet sich das schwarze Loch namens Sagittarius A*.
Abb. 7 - Supermassives schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße, Saggittarius A*
Anhand des Bildes lässt sich die hell leuchtende Akkretionsscheibe des schwarzen Lochs, hervorgerufen durch einfallende aufgeheizte Materie, erkennen. Das eigentliche schwarze Loch ist unsichtbar, da es alles innerhalb seines Radius absorbiert, auch das Licht.
Fällt Materie in ein rotierendes Schwarzes Loch, folgt es dessen Rotation und wird beschleunigt. Dabei entsteht Reibung zwischen der langsameren und schneller einfallenden Materie und sie heizt sich unvorstellbar stark auf. Wie ein Stück heißes Eisen, das glüht, leuchtet dieser Ring aus Materie – die Akkretionsscheibe – strahlend hell.
Die Namensgebung von Galaxien erfolgt meist aufgrund ihres Aussehens. Welche sind aber die außergewöhnlichsten Galaxien-Namen, und wie sehen die dazugehörigen Galaxien aus?
Galaxien Namen
Die folgende Tabelle zeigt Dir beispielhaft einige der kuriosesten Galaxien-Namen und die dazugehörigen Aufnahmen.
Galaxie Name | Galaxie Aufnahme |
Sombrero-Galaxie |  Abb. 8 - Sombrero-Galaxie
. |
Whirlpool-Galaxie |  Abb. 9 - Whirlpool-Galaxie mit Begleiter
|
Ring-Galaxie |  Abb. 10 - Ring-Galaxie
|
Zigarren-Galaxie |  Abb. 11 - Zigarren-Galaxie
|
Damit hast Du jetzt eine Übersicht der allgemein wichtigsten Eigenschaften von Galaxien. Aber welche Galaxien wurden am genausten untersucht, in welcher befindet sich die Erde und welche ist unsere Nachbargalaxie?
Galaxien Beispiele
Bis heute wurden über 50 Milliarden Galaxien beobachtet und katalogisiert. Forschende gehen jedoch auf Basis der aktuellen Datenlage davon aus, dass es im Universum über 1 Billion Galaxien gibt. Die am genauesten erforschten Galaxien sind unsere Milchstraße und deren Nachbar, die Andromedagalaxie.
Unsere Galaxie
Unser Sonnensystem befindet sich innerhalb der Milchstraße, unserer Heimatgalaxie. Jeder der 6000 Sterne, die am Nachthimmel mit bloßem Auge sichtbar sind, befindet sich darin.
Durch ihre scheibenförmige Ausdehnung erscheint sie als bandförmige, helle Erscheinung überall auf der Erde, wobei der hellste Teil nur von der Südhalbkugel aus betrachtet werden kann.
Die Milchstraße zählt, aufgrund ihrer flachen Form, aktiven Sternentstehungsgebieten sowie den ausgehenden Spiralarmen am Rande der Galaxie, zu der Kategorie der Balkenspiralgalaxien. Sie hat eine Ausdehnung von ca. 200.000 Lichtjahren und mit 100–400 Milliarden Sternen eine Masse von ca. 1,5 Billionen Sonnenmassen.
Abb. 12 - Milchstraße bei Nacht
Paradoxerweise ist die Beobachtung der Milchstraße von der Erde aus schwieriger, als die der Nachbargalaxien, da das meiste sichtbare Licht durch Staub und Materiewolken innerhalb der Galaxie geschluckt wird.
Erst durch die Betrachtung anderer Wellenlängen im Radio- sowie Infrarotfrequenzbereich konnten tiefere Erkenntnisse gewonnen werden.
Staub- und Gasansammlungen innerhalb einer Galaxie absorbieren einen Großteil des sichtbaren Lichts. Licht im Infrarot- sowie Radiofrequenzbereich jedoch kann Staub- und Gaswolken fast ungestört durchscheinen. Daher sind Infrarotteleskope wie das James-Webb-Teleskop bestens geeignet, um Objekte innerhalb dieser Areale zu erfassen.
Durch das kürzlich ins All gebrachte James-Webb-Teleskop – der Nachfolger des Hubble Teleskops, sind spektakuläre Aufnahmen einer Gaswolke innerhalb der Milchstraße gelungen, welche neue Sterne hervorbringt.
Abb. 13 - Carina Nebel Milchstraße
Der Carina Nebel liegt etwa 6500 Lichtjahre von der Erde entfernt und erstreckt sich über die Distanz von 300 Lichtjahren. Die in ihm entstehenden jungen Sterne lassen das Gas so hell erleuchten, dass der Nebel auf der Südhalbkugel sogar mit bloßem Auge betrachtet werden kann.
Kann man aber auch andere Galaxien mit bloßem Auge sehen? Und welche Galaxie ist der Milchstraße am nächsten?
Andromeda Galaxie
Die Nachbargalaxie der Milchstraße ist die Andromeda Galaxie, kurz M31, wobei der Begriff Nachbar im kosmischen Zusammenhang benutzt wird, denn die Entfernung zur Milchstraße beträgt 2,5 Millionen Lichtjahre. Trotz dieser großen Entfernung konnten detaillierte Bilder aufgenommen werden.
Abb. 14 - Andromeda Galaxie M31
Mit über 1 Billion Sternen und einem Durchmesser von 200.000 Lichtjahren ist sie doppelt so groß wie die Milchstraße und zählt damit zu den größeren Galaxien des Weltalls und der größten Galaxie der lokalen Gruppe.
Als Lokale Gruppe wird eine Ansammlung von Galaxienhaufen und damit aller enthaltenen Galaxien innerhalb einer Ausdehnung von 5 bis 8 Millionen Lichtjahren beschrieben. Sie sind durch ihre gravitative Wirkung aneinander gebunden. Die Andromeda Galaxie sowie die Milchstraße sind die größten Vertreter der lokalen Gruppe LGG 11.
Eine weitere Besonderheit ist, dass sich die Andromedagalaxie auf die Milchstraße mit etwa 114 km/s zubewegt. Damit wird sie in etwa 4 bis 10 Milliarden Jahren mit der Milchstraße kollidieren und mit ihr verschmelzen. Durch das gegenseitige Durchdringen wird die ursprüngliche Form zerrissen und Materie ausgetauscht. Bei ausreichend hoher Schwerkraft, sind die neu entstehenden Galaxien stabil.
Falls Du jetzt besorgt bist, dass dadurch demnächst Sterne mit der Erde kollidieren, kannst Du beruhigt sein.
Verschmelzungen von Galaxien dauern mehrere 100 Millionen Jahre an, wobei die nachfolgenden Beruhigungsprozesse noch wesentlich länger benötigen.
Existieren aber noch größere Galaxien im Universum?
Galaxien im Universum
Bei über 1 Billion Galaxien im Universum finden sich alle möglichen Formen und Ausmaße. Die größte bislang entdeckte Galaxie ist die Radiogalaxie Alcyoneus, mit einer Ausdehnung von über 16,3 Millionen Lichtjahren. Das entspricht dem über 163-fachen der Milchstraße.
Eine Radiogalaxie ist eine aktive Galaxie mit meist außergewöhnlich großen Quasaren im Kern, welche durch kosmische Jets die Materie der Galaxie auf sehr große Entfernungen verteilen können.
Ein schwarzes Loch, das Materie verschlingt und gleichzeitig rasant rotiert, erzeugt durch die entstehenden Magnetfelder an deren Polen sogenannte Jets, welche Materie auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigen und weit in den Kosmos katapultieren.
Abb. 15 - Kosmischer Jet der Galaxie Hercules A
An dem Bild kannst Du deutlich die Jets erkennen, welche sich über eine Entfernung von Millionen Lichtjahren ausbreiten.
Aus einer noch ferneren Betrachtung der Galaxien ergeben sich nach den lokalen Gruppen noch größere Strukturen, sogenannte Galaxien Superhaufen.
Galaxien Superhaufen
Durch Gravitation entstehen in allen möglichen Maßstäben Strukturen, welche von der Erde aus betrachtet werden können. Zu den größten Strukturen im Universum zählen die Superhaufen.
Abb. 16 - Abell 2218 Galaxienhaufen
Das Bild zeigt den Abell 2218 Galaxienhaufen, welcher wiederum aus tausenden einzelnen Galaxien besteht.
Als Superhaufen oder Supergalaxienhaufen werden Ansammlungen von Galaxienhaufen bezeichnet, welche sich durch eine überdurchschnittlich große Dichte vom Rest des interstellaren Raumes abgrenzen.
Der größte bekannte Superhaufen ist der Horologium-Superhaufen mit einem Durchmesser von 550 Millionen Lichtjahren und einer Masse von zehn17 Sonnenmassen. Er enthält über 30.000 Galaxien sowie 300.000 Zwerggalaxien und ist mit einem mittleren Abstand von ca. 1 Milliarde Lichtjahren sehr weit von der Erde entfernt.
Zwerggalaxien unterscheiden sich kaum von normalen Galaxien, bis auf den Umstand, dass sie eine deutlich geringere Masse und Sternanzahl besitzen. Sie sind häufig als kleine Begleitgalaxien von größeren Galaxien zu finden.
Durch die Daten der Hintergrundstrahlung, wurde es möglich eine thermische Karte des Universums zu erstellen, also kalte – inaktive – sowie heiße – aktive – Areale des Kosmos zu unterscheiden.
Bei der großräumigen Katalogisierung des Kosmos fiel Forschenden die wabenartige Struktur des Universums auf. Während sich in bestimmten Bereichen überdurchschnittlich viele Galaxien befinden, sind in den Zwischenräumen teils große Leerräume – sogenannte Voids zu finden.
Abb. 17 - Bootes Void Position im Universum
Das Bild zeigt die kosmische Hintergrundstrahlung, also die Temperaturverteilung im gesamten Universum. Die dunklen Flecken stellen im Vergleich kalte Bereiche mit sehr geringer Dichte dar.
Der größte je entdeckte Leerraum im Universum ist der Bootes Void, wobei dieser nicht wirklich leer ist, sondern im Vergleich zum Rest des Universums eine unnatürlich geringe Dichte an Galaxien und Sternen aufweist. Bootes Void ist mit einem Durchmesser von 300 Millionen Lichtjahren unvorstellbar groß.
George Lucas hat in seinen Filmen in Bezug auf die schiere Größe des Universums nicht übertrieben. Das Universum ist ein Mysterium, welches noch Generationen von Astronominnen und Astronomen mit vielen spannenden Entdeckungen beschäftigen wird.
Wenn Dich das Thema Astronomie interessiert, schau Dir gerne die passenden weiterführenden Erklärungen dazu an.
Galaxien – Das Wichtigste
- Eine Galaxie beschreibt eine Ansammlung von Sternen und sonstiger Materie, welche gravitativ aneinander gebunden sind
- Der maßgebliche Faktor, der die Art und Größe einer Galaxie bestimmt, ist die enthaltene Masse und ihre Form
- Die Hubble-Klassifikation ist nach Edwin Hubble benannt, wie das gleichnamige Hubble Teleskop
- Elliptische Galaxien sehr alte Galaxien mit einer gleichmäßigen Lichtverteilung
- Linsenförmige Galaxien sind ein Zwischentyp zwischen spiral- und elliptischen Galaxien
- Spiralgalaxien sind scheibenförmig, mit auslaufenden Spiralarmen
- Irreguläre Galaxien besitzen keine erkennbare Symmetrie, damit auch keine Spiralarme und vergleichsweise geringe Massen von 700 Millionen - 130 Milliarden Sonnenmassen
- Die Namensgebung von Galaxien erfolgt meist aufgrund ihres Aussehens
- Das Sonnensystem befindet sich innerhalb der Milchstraße, unserer Heimatgalaxie
- Die Nachbargalaxie der Milchstraße ist die Andromeda Galaxie, kurz M31 und ist mit über 1 Billion Sternen und einem Durchmesser von 200.000 Lichtjahren doppelt so groß wie die Milchstraße
- Das Universum enthält über 1 Billion Galaxien
- Als Superhaufen oder Supergalaxienhaufen werden Ansammlungen von Galaxienhaufen bezeichnet, welche sich durch eine überdurchschnittlich große Dichte vom Rest des interstellaren Raumes abgrenzen.
Nachweise
- Thorsten Dambeck: Sternenwelten – Glanzlichter der Galaxis. Franckh-Kosmos, Stuttgart 2020, ISBN 978-3-440-16912-4
- Keiichi Wada u. a.: Mapping the galaxy and nearby galaxies. Springer, Berlin 2008, ISBN 978-0-387-72767-7
- eventhorizontelescope.org Sagittarius A* (14.07.2022)
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