Diese Ultra Luminous InfraRed Galaxies senden eine Billion Sonnen im Wert von Infrarotlicht aus, angetrieben durch Sternentstehungsschübe in kollidierenden Galaxien.
Sehen Sie sich die Ultra Luminous InfraRed Galaxies oder ULIRGs an. Wie der Name schon sagt, handelt es sich um Galaxien, die gewaltige Mengen an Infrarotlicht ausstoßen - viel mehr als eine typische Galaxie. Was diese Infrarotbaken antreiben, ist nicht ganz klar, aber sie scheinen von massiven Sternentstehungsschüben nach Kollisionen zwischen ganzen Galaxien getrieben zu sein!
ULIRGs wurden 1983 vom Infrared Astronomical Satellite entdeckt und sind seit einiger Zeit ein Rätsel. Obwohl sie Licht bei allen Wellenlängen emittieren, sind 98% davon infrarot (im Gegensatz zu unserer Galaxie, die etwa 30% infrarot emittiert). Die Infrarot-Leuchtkraft des ULIRG entspricht über einer Billion Sonnen. Darüber hinaus konzentriert sich diese immense Energie in den Zentren dieser Galaxien und strahlt von einer kompakten Region mit einem Durchmesser von einigen tausend Lichtjahren aus.
Wie konzentriert eine Galaxie so viel Energie auf ein relativ kleines Raumvolumen? Indem du zwei Galaxien zusammenschlägst.
Ein Hubble-Weltraumteleskopbild der Antennengalaxien - zwei Spiralgalaxien in 45 Millionen Lichtjahren Entfernung. Das blaue Licht kommt von neuen Sternen, die von Wasserstoffwolken (in Pink) umgeben sind. Gutschrift: NASA, ESA und das Hubble Heritage Team (STScI / AURA) -ESA / Hubble Collaboration
Kollisionen zwischen Galaxien sind häufig. Überall am Himmel sehen Astronomen, wie sich Galaxienpaare zu einer neuen, größeren Galaxie verbinden. Unsere eigene Galaxie kannibalisiert derzeit zwei winzige Systeme - die großen und kleinen Magellanschen Wolken, die auf der südlichen Hemisphäre sichtbar sind - und befindet sich in vier Milliarden Jahren auf einem Kollisionskurs mit unserem größten galaktischen Nachbarn, der Andromeda-Galaxie.
Wenn Galaxien kollidieren, prallen sie selten frontal aufeinander. Das Kollision ist eher ein flüchtiger Schlag. Die beiden Galaxien passieren sich gegenseitig und werden dabei durch ihre gegenseitige Anziehungskraft gebremst. Fäden von abgestreiftem Gas und Sternen - genannt Gezeitenschwänze - Brücken bilden, die die Galaxien verbinden. Der Dynamik beraubt, halten die Galaxien an, drehen sich um und fallen wieder aufeinander zu. Die Galaxien verwickeln sich weiter, während sich ihre Sterne vermischen. Schließlich gehen ihre getrennten Identitäten verloren, wenn zwei Galaxien zu einer werden.
300 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt sind die Mäuse, wie Astronomen sie nennen, ein Paar interagierender Galaxien. Die langen Schwänze sind Ströme von Sternen und Gas, die durch Gezeitenwechselwirkungen in den intergalaktischen Raum geschleudert werden. Bildnachweis: NASA, H. Ford (JHU), G. Illingworth (UCSC / LO), M. Clampin (STScI), G. Hartig (STScI), das ACS Science Team und die ESA
Eine galaktische Kollision ist ein spektakulärer und energetischer Anblick. In den einzelnen Galaxien führen Gravitationsmomente dazu, dass interstellares Wasserstoffgas in das galaktische Zentrum spiralförmig übergeht. All dieses einströmende Gas wird schnell komprimiert. Stoßwellen plätschern durch den Wasserstoff und lösen Wellen der Sternentstehung aus - a Sternexplosion. Das Zentrum der Galaxie leuchtet mit dem heißen, blauen Licht junger Sterne.
Sternexplosionen dauern in der Regel nur wenige hundert Millionen Jahre. Normalerweise wird das sichtbare und ultraviolette Licht neuer Sterne durch interstellare Staubwolken verborgen, die sich in den galaktischen Gasströmen verfangen. Das heiße Licht dieser jungen Sterne erwärmt die Staubkokons, in denen sie geboren werden. Der Staub reagiert mit Infrarotlicht. Die stärksten zeigen sich in unseren Teleskopen als ULIRGs.
Der zentrale Kern der Starburst-Galaxie M82. Die Staubspuren werden durch leuchtendes Gas silhouettiert: Schwefel (rot), Sauerstoff (grün und blau) und Wasserstoff (cyan). Gutschrift: ESA / Hubble & NASA
ULIRGs sind nur ein Schritt in der Entwicklung von Galaxien. Das plötzliche Auftreten neuer, massereicher Sterne führt zu einer Welle von Supernovae im galaktischen Kern und zur Entstehung von Schwarzen Löchern. Die Schwarzen Löcher ernähren sich vom Bankett aus Rohstoffen, die sie umgeben, und werden schließlich zu supermassiven Monstern, die millionen- oder milliardenfach schwerer sind als unsere Sonne. Diese exotischen Tiere können Motoren mit überhitzten Gasscheiben antreiben, die sich auf sie herunterschleudern. Die Scheiben setzen genug Energie frei, um das interstellare Material Tausende von Lichtjahren in den intergalaktischen Raum zu blasen, den galaktischen Kern zu evakuieren und vorübergehend als superheller Quasar zu leuchten. Der Sternexplosion und dem Schwarzen Loch wurden frische Zutaten geraubt und es wurde still.
IRAS 19297-0406 ist ein ULIRG, das von vier Galaxien verursacht wird, die eine Milliarde Lichtjahre von der Erde entfernt zusammenfließen. Die kollidierende Region (gelb und blau), in der jährlich 200 neue Sterne geboren werden, ist 100-mal heller als die Milchstraße und etwa halb so groß. Credit: NASA, NICMOS Group (STScI, ESA) und NICMOS Science Team (Universität von Arizona)
Unsere eigene Galaxie hat möglicherweise eine ähnliche Periode durchlaufen - oder möglicherweise Wellen von Sternexplosionen -, als sie durch das Zusammenwachsen kleinerer Galaxien wuchs. Vielleicht wird es in vier Milliarden Jahren, wenn wir mit Andromeda kollidieren, wieder vorkommen. Wie würde das für die Enkel der Menschheit aussehen? Die Milchstraße produziert derzeit nur ein paar neue Sterne pro Jahr. Inwiefern würde sich der Himmel ändern, wenn wir in einer Galaxie leben würden, in der jedes Jahr Hunderte neuer Sterne aufleuchten?
ULIRGs - Ultra Luminous InfraRed Galaxies - helfen dabei, die Geschichte der galaktischen Evolution und die Geschichte der Milchstraße zu enträtseln. In Infrarot-Teleskopen leuchten sie mit dem Licht von Billionen Sonnen - aber nur für eine Weile. Sie sind, genau wie wir, vergänglich. Sie füllen das Universum mit Infrarotlicht aus interstellarem Staub, der mit der Energie einer Vielzahl neuer Sterne bombardiert wird, und verblassen dann leise wieder in der Dunkelheit.