Wie Zusammenstöße und Verschmelzungen die Galaxienentwicklung bestimmen

Kombination von Hubble-Aufnahmen und Supercomputer-Simulationen liefert bislang genaueste Kollisionsrate der Sternsysteme.

Verschmelzende Galaxien
Verschmelzende Galaxien

Baltimore (USA) - Große Galaxien wie unsere Milchstraße sind im Verlauf der kosmischen Geschichte durchschnittlich einmal mit einem vergleichbar großen Sternsystem kollidiert und verschmolzen. Zusammenstöße mit kleineren Galaxien gab es sogar dreimal so häufig. Zu diesem Ergebnis kommt ein Team von Astrophysikern auf der Basis von Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop Hubble sowie detaillierten Simulationen der Galaxien-Verschmelzungen auf einem Supercomputer. Die Häufigkeit von Zusammenstößen und Verschmelzungen spielt eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Galaxien - bisherige Abschätzungen dieser Rate waren aber extrem ungenau. Die Wissenschaftler berichten demnächst im Fachblatt "Astrophysical Journal" über ihre Ergebnisse.

"Es ist für uns wichtig, die genaue Rate der Verschmelzungen zu kennen", betont Jennifer Lotz vom Space Telescope Science Institute in Baltimore, die die Untersuchung leitete. "Denn Galaxienkollisionen sind vermutlich ein entscheidender Prozess, der die Entwicklung der Sternsysteme, die rasche Entstehung von Sternen im frühen Universum und den Einfall von Gas in die supermassiven Schwarzen Löcher in den Galaxienzentren antreibt."

Bislang haben Astronomen die Häufigkeit von Zusammenstößen mit zwei verschiedenen Verfahren abgeschätzt. Zum einen haben sie die Zahl enger Galaxienpaare gezählt, die auf eine Kollision zusteuern, zum anderen die Häufigkeit von Galaxien, deren Form durch eine vergangene Verschmelzung gestört ist. Die beiden Methoden liefern jedoch Zahlen, die um das Fünffache auseinander liegen. Lotz und ihre Kollegen haben die beiden Verfahren nun mithilfe von Computersimulationen verknüpft. Dabei haben die Forscher Zusammenstöße von Galaxien unterschiedlicher Größe mit verschiedenen Anfangsbedingungen untersucht und berechnet, wie diese Ereignisse unter verschiedenen Blickrichtungen aussehen würden.

Die Computersimulationen lieferten den Astrophysikern damit unter anderem Informationen darüber, wie lange Galaxien als enge Paare oder mit einem gestörten Aussehen sichtbar sind. Durch einen Vergleich mit Tausenden von Galaxienbildern des Weltraumteleskops Hubble konnten Lotz und ihr Team dann die Häufigkeit der kosmischen Zusammenstöße genauer als zuvor bestimmen. "Die Arbeit erklärt erstmals alle früheren Beobachtungen und zeigt, dass sie mit den theoretischen Vorhersagen übereinstimmen", sagt Joel Primack von der University of California in Santa Cruz, ein ebenfalls an der Analyse beteiligter Forscher. Zusammenstöße und Verschmelzungen seien also tatsächlich ein für das Anwachsen der Sternsysteme entscheidender Prozess.