Spiralgalaxien

Spiralgalaxien, wie unsere Milchstraße oder die oben abgebildete Whirlpool-Galaxie (M51), zeichnen sich durch eine flache Scheibe aus, die von leuchtenden Spiralarmen durchzogen wird, in denen sich die aktivsten Sternentstehungsregionen konzentrieren. Im Zentrum thront ein dichter, leuchtender Kern, bei etwa zwei Dritteln der Spiralgalaxien — darunter unsere eigene — durchzogen von einem Balken aus Sternen.

Die Spiralarme sind keine starren Strukturen: Es sind Dichtewellen, die sich durch die Scheibe bewegen, vergleichbar mit einem Stau auf einer Autobahn — die einzelnen Sterne treten im Laufe ihrer Umlaufbahn in die Arme ein und wieder aus, doch das Spiralmuster selbst bleibt bestehen.

Elliptische Galaxien

Elliptische Galaxien haben eine deutlich einfachere Form, von kugelförmig bis sehr langgestreckt, ohne Arme oder eine erkennbare Scheibe. Sie enthalten im Allgemeinen ältere Sterne und wenig kaltes Gas, was ihre im Vergleich zu Spiralgalaxien geringe Rate neuer Sternentstehung erklärt — man bezeichnet sie oft als in Bezug auf die Sternentstehung „tote" Galaxien.

Die größten bekannten Strukturen dieses Typs, die Riesenellipsen, finden sich typischerweise im Zentrum dichter Galaxienhaufen, wo sie sich vermutlich durch die wiederholte Verschmelzung mehrerer kleinerer Galaxien über Milliarden Jahre hinweg gebildet haben.

Irreguläre Galaxien

Irreguläre Galaxien besitzen weder die Symmetrie von Spiralgalaxien noch die glatte Form der elliptischen — meist das Ergebnis einer Kollision oder einer kürzlichen gravitativen Wechselwirkung mit einer benachbarten Galaxie, die ihre ursprüngliche Struktur verzerrt hat. Die Große und die Kleine Magellansche Wolke, zwei mit bloßem Auge von der Südhalbkugel aus sichtbare Satellitengalaxien, sind nahe Beispiele dafür, vermutlich gestört durch ihre wiederholten nahen Vorbeigänge an der Milchstraße.

Zwerggalaxien

Deutlich weniger spektakulär als die großen Spiralgalaxien sind Zwerggalaxien — manchmal nur einige Tausend oder Millionen Sterne, gegenüber den Hunderten Milliarden der Milchstraße — tatsächlich der häufigste Galaxientyp im Universum. Die Milchstraße ist von Dutzenden Zwerggalaxien-Satelliten umgeben, wie der Großen Magellanschen Wolke oder der Zwerggalaxie im Schützen, die derzeit langsam aufgelöst und von unserer eigenen Galaxie absorbiert wird.

Diese Zwerggalaxien spielen eine Schlüsselrolle in den Modellen zur Entstehung großer Galaxien: Nach dem sogenannten hierarchischen Entstehungsszenario haben sich die heutigen großen Spiral- und elliptischen Galaxien durch aufeinanderfolgende Verschmelzungen kleinerer Strukturen gebildet — ein Prozess, der sich bis heute in reduziertem Maßstab fortsetzt.

Galaxien in Kollision

Auf kosmischer Skala sind Kollisionen zwischen Galaxien häufig und für die Sterne selbst nur selten zerstörerisch: Die Abstände zwischen einzelnen Sternen sind so gewaltig, dass zwei Galaxien einander fast durchdringen können, ohne dass ein einziger Stern direkt zusammenstößt. Die gravitativen Gezeitenkräfte hingegen verformen ihre jeweiligen Strukturen tiefgreifend und können zwei wohlgeordnete Spiralgalaxien in eine irreguläre Galaxie verwandeln oder einen Ausbruch der Sternentstehung auslösen, indem sie ihre Gasvorräte brutal komprimieren.

Über Milliarden Jahre können wiederholte Kollisionen Spiralgalaxien auch in elliptische Galaxien verwandeln — einer der vorgeschlagenen Mechanismen, um die Präsenz von Riesenellipsen im Zentrum dichter Galaxienhaufen zu erklären, wo Kollisionen am häufigsten stattfinden.

Die Antennengalaxien, etwa 60 Millionen Lichtjahre entfernt, bieten eines der spektakulärsten und am besten dokumentierten Beispiele einer galaktischen Kollision. Zwei Spiralgalaxien, seit bereits mehreren hundert Millionen Jahren in dieser Verschmelzung begriffen, haben ihre Arme zu langen, von Gezeitenkräften herausgerissenen Sternschweifen gedehnt — außerhalb des Bildausschnitts auf weiteren Aufnahmen sichtbar, daher der Name „Antennen". Im Zentrum des Bildes hat die brutale Kompression der interstellaren Gaswolken einen Ausbruch der Sternentstehung von selten beobachteter Intensität ausgelöst, wobei jeder leuchtend rosa Punkt einen Haufen Tausender junger Sterne markiert, geboren innerhalb von nur wenigen Millionen Jahren.

Die vollständige Verschmelzung der beiden Galaxien dürfte in einigen hundert Millionen Jahren abgeschlossen sein und wahrscheinlich eine einzige elliptische Galaxie hervorbringen — ein Blick in Echtzeit auf das Schicksal, das unsere eigene Milchstraße erwartet, die sich derzeit auf Kollisionskurs mit der Andromedagalaxie befindet, in einem Szenario, das in etwa 4,5 Milliarden Jahren vorgesehen ist.