Was passiert, wenn Galaxien kollidieren?

Crash der Titanen: Milchstraße und Andromeda-Galaxie (Juli 2019).

Anonim

Wir wollen dich nicht erschrecken, aber unsere eigene Milchstraße befindet sich auf Kollisionskurs mit Andromeda, der nächsten Spiralgalaxie, die wir haben. Irgendwann in den nächsten ein paar Milliarden Jahren werden unsere Galaxie und Andromeda - die zufällig auch die zwei größten Galaxien in der lokalen Gruppe sind - zusammenkommen und katastrophale Folgen haben.

Sterne werden aus der Galaxie geworfen, andere werden zerstört, wenn sie in die sich verschmelzenden supermassiven schwarzen Löcher stürzen. Und die zarte Spiralstruktur beider Galaxien wird zerstört werden, wenn sie zu einer einzigen, riesigen, elliptischen Galaxie werden. Aber so kataklystisch das auch klingen mag, diese Art von Prozess ist eigentlich ein natürlicher Teil der galaktischen Evolution.

Astronomen wissen seit einiger Zeit von dieser drohenden Kollision. Dies basiert auf der Richtung und Geschwindigkeit unserer Galaxie und der Andromeda. Aber noch wichtiger: Wenn Astronomen in das Universum blicken, sehen sie regelmäßig Galaxienkollisionen.

Gravitationskollisionen:

Galaxien werden durch gegenseitige Schwerkraft und Umlaufbahn um ein gemeinsames Zentrum zusammengehalten. Wechselwirkungen zwischen Galaxien sind sehr häufig, besonders zwischen Galaxien mit Riesen und Satelliten. Dies ist oft das Ergebnis einer Galaxie, die zu nahe beieinander liegt, bis zu dem Punkt, an dem die Gravitation der Satellitengalaxie einen der primären Spiralarme der riesigen Galaxie anziehen wird.

In anderen Fällen kann der Weg der Satellitengalaxie dazu führen, dass er sich mit der Riesengalaxie schneidet. Kollisionen können zu Fusionen führen, wenn man davon ausgeht, dass keine der beiden Galaxien genug Schwung hat, um weiter zu fliegen, nachdem die Kollision stattgefunden hat. Wenn eine der kollidierenden Galaxien viel größer als die andere ist, wird sie weitgehend intakt bleiben und ihre Form behalten, während die kleinere Galaxie auseinander genommen wird und Teil der größeren Galaxie wird.

Solche Kollisionen sind relativ häufig, und Andromeda soll in der Vergangenheit mit mindestens einer anderen Galaxie kollidiert sein. Mehrere Zwerggalaxien (wie die Sphärische Galaxie Sagittarius Dwarf) kollidieren derzeit mit der Milchstraße und verschmelzen damit.

Das Wort Kollision ist jedoch ein bisschen irreführend, da die extrem dünne Verteilung von Materie in Galaxien bedeutet, dass tatsächliche Kollisionen zwischen Sternen oder Planeten extrem unwahrscheinlich sind.

Andromeda-Milchstraße Kollision:

Im Jahr 1929 enthüllte Edwin Hubble Beobachtungen, die zeigten, dass sich entfernte Galaxien von der Milchstraße wegbewegten. Dies führte ihn dazu, Hubbles Gesetz zu erstellen, das besagt, dass die Entfernung und Geschwindigkeit einer Galaxie durch Messung ihrer Rotverschiebung bestimmt werden kann - dh ein Phänomen, bei dem das Licht eines Objekts zum roten Ende des Spektrums verschoben wird, wenn es sich wegbewegt.

Spektroskopische Messungen, die mit dem von Andromeda stammenden Licht durchgeführt wurden, zeigten jedoch, dass sein Licht zum blauen Ende des Spektrums verschoben wurde (aka. Blauverschiebung). Dies deutet darauf hin, dass Andromeda im Gegensatz zu den meisten Galaxien, die seit dem frühen 20. Jahrhundert beobachtet wurden, auf uns zukommt.

Im Jahr 2012 stellten Forscher fest, dass eine Kollision zwischen der Milchstraße und der Andromeda-Galaxie auf der Grundlage von Hubble-Daten, die die Bewegungen von Andromeda von 2002 bis 2010 nachverfolgt, sicher passieren wird. Basierend auf Messungen der Blauverschiebung wird geschätzt, dass sich Andromeda nähert unsere Galaxie mit einer Geschwindigkeit von etwa 110 km / s (68 mi / s).

Bei dieser Geschwindigkeit wird es wahrscheinlich in etwa 4 Milliarden Jahren mit der Milchstraße kollidieren. Diese Studien deuten auch darauf hin, dass M33, die Triangulum-Galaxie - die drittgrößte und hellste Galaxie der lokalen Gruppe - ebenfalls an dieser Veranstaltung teilnehmen wird. Aller Wahrscheinlichkeit nach wird es in der Umlaufbahn um die Milchstraße und Andromeda enden und dann zu einem späteren Zeitpunkt mit dem Rest der Fusion kollidieren.

Folgen:

In einer Galaxienkollision nehmen große Galaxien kleinere Galaxien vollständig auf, zerreißen sie und bauen ihre Sterne ein. Aber wenn die Galaxien in der Größe ähnlich sind - wie die Milchstraße und Andromeda - zerstört die enge Begegnung die Spiralstruktur vollständig. Die zwei Gruppen von Sternen werden schließlich zu einer riesigen elliptischen Galaxie ohne erkennbare Spiralstruktur.

Solche Wechselwirkungen können auch eine geringe Menge an Sternentstehung auslösen. Wenn die Galaxien kollidieren, werden riesige Wasserstoffwolken gesammelt und komprimiert, was eine Reihe von Gravitationskollaps auslösen kann. Eine Galaxienkollision lässt auch eine Galaxie vorzeitig altern, da ein großer Teil ihres Gases in Sterne umgewandelt wird.

Nach dieser Zeit der grassierenden Sternentstehung haben die Galaxien keinen Treibstoff mehr. Die jüngsten heißesten Sterne detonieren als Supernovae, und es sind nur noch die älteren, kühleren roten Sterne mit viel längeren Leben. Aus diesem Grund haben riesige elliptische Galaxien, die Ergebnisse von Galaxienkollisionen, so viele alte rote Sterne und sehr wenig aktive Sternentstehung.

Obwohl die Andromeda-Galaxie etwa 1 Billion Sterne enthält und die Milchstraße etwa 300 Milliarden, ist die Wahrscheinlichkeit, dass sogar zwei Sterne zusammenstoßen, wegen der großen Entfernungen zwischen ihnen vernachlässigbar. Beide Galaxien enthalten jedoch zentrale supermassive Schwarze Löcher, die nahe dem Zentrum der neu gebildeten Galaxie konvergieren.

Dieser Zusammenschluss von Schwarzen Löchern wird dazu führen, dass die Orbitalenergie auf Sterne übertragen wird, die im Laufe von Millionen von Jahren auf höhere Umlaufbahnen bewegt werden. Wenn die beiden Schwarzen Löcher innerhalb eines Lichtjahrs voneinander kommen, werden sie Gravitationswellen aussenden, die weitere Orbitalenergie ausstrahlen, bis sie vollständig ineinander übergehen.

Das vom Schwarzen Loch aufgenommene Gas könnte einen leuchtenden Quasar oder einen aktiven Kern im Zentrum der Galaxie bilden. Und schließlich könnten die Auswirkungen einer Fusion schwarzer Löcher auch Sterne aus der größeren Galaxie werfen, was zu hyperbelastbaren Schurkenstars führen könnte, die sogar ihre Planeten mit sich führen könnten.

Heute versteht es sich, dass galaktische Kollisionen ein gemeinsames Merkmal in unserem Universum sind. Die Astronomie simuliert sie heute häufig an Computern, die die beteiligten physikalischen Vorgänge realistisch simulieren - einschließlich Gravitationskräfte, Gasdissipationsphänomene, Sternentstehung und Rückkopplung.

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