Galaxien Teil 3: Galaxientypen

Ich bedanke mich erneut bei euch fürs aktive Mitmachen. Es gingen zahlreiche Mails bei mir ein und ich habe mich natürlich wieder an euren Fragen, Hinweisen und Tipps orientiert. Heute also alles über die verschiedenen Galaxientypen.

Galaxien sehen natürlich nicht alle gleich aus, sondern formen sich, je nach Entstehung, vorhandener Materie und gravitativer Einflüsse, individuell. Allerdings gibt es einige Grundformen, nach denen man die Galaxien klassifiziert. Diese verschiedenen Formen werden in die sogenannte Hubble-Klassifikation eingeteilt. Diese Klassifikation wurde von Edwin Hubble begründet und ist mit einigen Erweiterungen bis heute in Gebrauch, obwohl sie ursprünglich nur auf einer kleinen Stichprobe von nahen und hellen Galaxien basierte, die damals im optischen Wellenlängenbereich beobachtet werden konnten. Die Hubble-Klassifikation ist rein empirisch und besagt nichts über die Entwicklung von Galaxien. Die einzelnen Typen sind:

– Elliptische Galaxien
– Lentikuläre (linsenförmige) Galaxien
– Spiralgalaxien
– Balkenspiralgalaxien
– Irreguläre (unregelmäßige) Galaxien

Hubble-Klassifikation
Galaxietypen nach der Hubble-Klassifikation: „E“ steht für Elliptische Galaxien, „S“ steht für Spiralen und „SB“ für Balkenspiralen (Spiral Barred). Bild: wikipedia

Elliptische Galaxien zeigen keine besonderen Unterstrukturen. Die Linien gleicher Helligkeit haben die Form einer Ellipse. Die Elliptischen Galaxien haben einen gleichmäßigen Helligkeitsabfall von innen nach außen. Sie beinhalten nahezu kein Gas, daher geht ihre Sternentstehungsrate gegen null. Ihr Spektrum wird von alten und daher roten Sternen dominiert. Elliptische Galaxien werden nach ihrer numerischen Exzentrizität in die Klassen E0 (kreisförmig) bis E7 (stark elliptisch) eingeteilt. Die Zahl hinter dem E gibt die erste Nachkommastelle der Exzentrizität an, das heißt eine Galaxie der Klasse E7 hat die Exzentrizität 0,7. Die absoluten Helligkeiten Elliptischer Galaxien umfassen einen großen Bereich. Die hellsten Galaxien sind zumeist Elliptische Galaxien und sind in diesem Fall wahrscheinlich durch die Verschmelzung mehrerer kleiner bis mittelgroßer Galaxien entstanden. Elliptische Galaxien sind häufig in großen Galaxienhaufen anzutreffen.

elliptische-Galaxie-ngc4621
Die elliptische Galaxie NGC4621. Bild: Sternwarte Kraichtal

Lentikuläre (linsenförmige) Galaxien gehören der Klasse S0 an. Zu ihnen gibt es nicht allzuviel zu erzählen. Ihre Klassifizierung liegt zwischen einer Elliptischen Galaxie und einer Spiralgalaxie. Sie haben einen Kern, der dem der Spiralgalaxien entspricht, ihre galaktische Scheibe enthält jedoch keine Spiralarme, sondern ist etwa gleichmäßig hell. Ein schönes Beispiel für diesen Typ ist die Galaxie NGC5866 oder auch Messier 102:

ngc5866
Messier 102 Bild: Hubble

Spiralgalaxien haben einen sphäroidischen Kern, den so genannten Bulge. Davon gehen Spiralarme aus, die in einer flachen Scheibenkomponente liegen. Während der Bulge einer elliptischen Galaxie ähnelt und keine Sternentstehung mehr zeigt, erlauben das in der Scheibe vorhandene Gas und Staub die Sternentstehung in den Spiralarmen. Daher erscheinen die Spiralarme auf Bildern meistens blau und der Bulge meistens rötlich. Die Spiralarme werden weiter in die Klassen Sa, Sb und Sc unterteilt. Galaxien vom Typ Sa haben einen sehr ausgeprägten Kern und eng gewundene Spiralarme (Beispiel: Sombreronebel M 104). Der Typ Sc hat einen relativ schwachen galaktischen Kern, äußerst locker gewundene Spiralarme und dadurch manchmal fast die Gestalt eines in sich verschlungenen „S“ (Beispiel: der Dreiecksnebel M 33). Zusammen mit den lentikulären Galaxien werden Sa, Sb und Sc auch Scheibengalaxien genannt. Eine veraltete alternative Bezeichnung ist Spiralnebel.

Messier 101
Schönes Beispiel einer Spiralgalaxie, aufgenommen von Hubble: Messier 101, besser bekannt als Feuerrad-Galaxie. Bild: wikipedia

Balkenspiralgalaxien haben vom Zentrum ausgehend einen langen Balken, an den sich dann die Spiralarme anschließen. Ebenso wie die Spiralgalaxien werden sie mit zunehmender Ausprägung des Kerns und Öffnung ihrer Spiralarme in die Klassen SBa, SBb und SBc unterteilt. Bestes Beispiel für Balkenspiralgalaxien ist unsere eigene Galaxie, die Milchstraße. Der Bereich des Balkens stellt ein aktives Sternentstehungsgebiet dar. Dabei fließt Gas, aus dem sich die Sterne bilden, von den Spiralarmen in Richtung Zentrum der Galaxie. Die Balkenstruktur ist das Ergebnis einer Dichtewelle, die sich radial vom Zentrum der Galaxie ausbreitet und die Umlaufbahnen der inneren Sterne beeinflusst. Möglicherweise bildet sich die Struktur aber auch infolge gegenseitiger gravitativer Störungen von Galaxien aus. Es wird angenommen, dass diese Form nur ein Übergangsstadium zu einer regulären Spiralgalaxie darstellt. Anhand von NGC 1300 erkennt man die Form sehr schön, auch wie sich die Spiralarme vom Ende der Balken aus bilden:

NGC1300
Die Balkenspiralgalaxie NGC1300, ebenfalls von Hubble aufgenommen: Bild: wikipedia

Irreguläre (unregelmäßige) Galaxien haben weder Spiralarme noch eine elliptische Form. Sie sind im Mittel leuchtschwächer als elliptische und Spiralgalaxien. Zu dieser Gruppe gehören meistens Zwerggalaxien. Sie besitzen in den meisten Fällen über keinen zentralen Kern, sondern mehrere Verdichtungen. Zwei Begleitgalaxien unserer Milchstraße, die Magellanschen Wolken, sind die bekanntesten Vertreter dieser Kategorie, allerdings sind auch einige Forscher der Meinung, die große Magellansche Wolke könnte eventuel auch eine Balkenspiralgalaxie sein.

Magellansche Wolken
Die beiden Magellanschen Wolken. Bild: ESO/S. Brunier

Neben der Klassifikation nach Hubble gibt es auch weitere Einteilungen, beispielsweise nach Gérard-Henri de Vaucouleurs oder die Yerkes-Klassifikation, die jedoch seltener gebraucht werden. Die groben Klassifikationen werden der Vielzahl der gefundenen Galaxientypen oft nicht gerecht, weshalb man viele weitere Charakteristika zur Beschreibung von Galaxien heranzieht.

Nun sind das allerdings noch nicht alle Galaxientypen, sondern nur der große Überblick. Die Folgenden Galaxien sind entweder Ergänzungen der oben genannten, oder Formen, die sich nicht überkategorisieren lassen.

class=“center“>Zwerggalaxien:

Das sind Galaxien geringerer Helligkeit, die viel zahlreicher als Riesengalaxien zu finden sind. Anders als bei diesen gibt es vor allem elliptische (dE), spheroidale (dSph) und irreguläre (dIrr) Zwerggalaxien. Die elliptischen Zwerggalaxien kann man noch einmal unterteilen in kompakte (cE) und diffuse Galaxien. Die nächste kompakte elliptische Zwerggalaxie, die auch die einzige in der Lokalen Gruppe ist, ist M32. Kompakte elliptische Zwerggalaxien ähneln in ihrer Morphologie eher den großen elliptischen Galaxien. Sie besitzen eine stärker ausgeprägte Zentralregion als die diffusen, was auf eine unterschiedliche Entstehungsgeschichte hinweist.

class=“center“>Wechselwirkende Galaxien:

sind Begegnungen zweier oder mehrerer Galaxien. Da man je nach Stadium der Wechselwirkung unterschiedliche Kerne und auch Gezeitenarme beobachten kann, können auch diese Systeme nicht in das Klassifikationsschema von Hubble eingeteilt werden.

– Gezeitenarm-Galaxien:

(tidal dwarf galaxies, TDG) sind Galaxien, die bei der Wechselwirkung zweier gasreicher Galaxien in langen Gezeitenarmen aus Gas und Staub entstehen.

– Polarring-Galaxien:

Diese beschreiben recht seltene Ergebnisse der Verschmelzung zweier Galaxien. Durch gravitative Wechselwirkung kamen sich hierbei zwei Galaxien so nahe, dass oftmals der masseärmere Wechselwirkungspartner zerrissen wurde und dessen Sterne, Gas und Staub im Schwerefeld der anderen Galaxie eingefangen werden. Dabei ergibt sich, abhängig von der Orientierung des Zusammenstoßes, mitunter auch ein Ring aus Sternen, der wie ein zusätzlicher Spiralarm eine Galaxie umgibt. Da dieser Ring meistens senkrecht zur Galaxienhauptebene ausgerichtet ist, spricht man von Polarring-Galaxien (Beispiel: Wagenradgalaxie). Es gibt Anzeichen dafür, dass unsere Galaxis ebenfalls einen solchen Polarring besitzt.

class=“center“>Aktive Galaxien

So bezeichnet man i. A. eine Untergruppe von Galaxien mit einem besonders hellen Kern (engl. auch AGN, Active Galactic Nucleus genannt). Diese hohe Leuchtkraft deutet sehr wahrscheinlich auf ein aktives massereiches Schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie hin. Zu dieser Gruppe zählen:

– Radiogalaxien

Sie strahlen sehr viel Synchrotronstrahlung im Bereich der Radiowellen ab und werden daher auch mit Hilfe der Radioastronomie untersucht. Oft beobachtet man bei den Radiogalaxien bis zu zwei Materieströme, so genannte Jets. Beispiele für starke Radiogalaxien sind: Centaurus A, Perseus A, Cygnus A und M 87 im Sternbild Jungfrau.

– Seyfertgalaxien:

haben einen sehr hellen, punktförmigen Kern und zeigen im Bereich des visuellen Spektrums prominente Emissionslinien. Etwa ein Prozent der Hauptgalaxien gehören zu dieser Kategorie.

– BL Lacertae-Objekte:

sind aktive Galaxien, deren Spektrum keine Absorptions- und Emissionslinien aufweist. Obwohl sie teilweise sehr hell sind, kann ihre Rotverschiebung daher schlecht bestimmt werden. Ihre Helligkeit ist stark variabel. BL-Lac-Objekte gehören neben den Quasaren zu den leuchtstärksten bekannten Objekten.

– Quasare:

Dies sind die Objekte mit der größten absoluten Helligkeit, die beobachtet werden. Aufgrund der großen Entfernung dieser Objekte konnte man ursprünglich nur deren kompakten, punktförmigen Kern beobachten, daher der Name Quasar (= quasi stellar object). Über Quasare habe ich hier bereits geschrieben.

class=“center“>Starburstgalaxien

sind Galaxien mit einer sehr hohen Sternentstehungsrate und der daraus folgenden intensiven Strahlung. Eine gut erforschte Starburstgalaxie ist M 82.

Ich denke, nach diesem Überblick bekommt man ein recht gutes Bild davon, wie vielfältig Galaxien aussehen und sich verhalten können. Ich hoffe, ich konnte alle eurere Fragen beantworten und eueren „Wissensdurst“ stillen 🙂 Bitte folgt auch den zahlreichen Links dieses Beitrages, ich habe mir sehr viel Mühe gegeben, alles Sinngemäß zu verlinken, wobei hier viele Links auf Wikipedia verweisen. Das hat nichts mit Faulheit meinerseits, sondern mit dem Mangel an qualifizierten Quellen im Internet zu tun. Ich bitte euch, mir diesen Umstand zu verzeihen.

Ich lege es nun in die Hand meiner lieben Leser, ob es von dieser Serie noch eine weitere Folge geben wird, oder nicht. Solltet ihr noch Fragen oder Anregungen zum Thema Galaxien haben, so schreibt mich bitte an und ich entscheide dann, ob ich daraus einen Beitrag mache, oder euch die Frage einfach per Rückantwort beantworte (immer vorausgesetzt, ich kenne die Antwort) 🙂

Nochmals vielen lieben Dank fürs Mitmachen.

Quellangabe:

Lexikon der Astrophysik

astrophysik-mköchling.de

wikipedia

Über stellariumblog

Stellariumblog ist ein Info-und Newslog. Ich versuche, die oftmals komplizierte und unübersichtliche Fülle an Informationen und Wissen verständlich zu erklären. Mein Ziel ist es, mit diesem Blog so viele Menschen wie möglich von der Astronomie zu begeistern. Natürlich versuche ich, täglich die wichtigsten News aus den Bereichen Astronomie, Astrophysik und vergleichbaren Wissenschaften zu bloggen, ich bin allerdings Berufstätig und habe leider nicht jeden Tag ein bis zwei Stunden Zeit – seid also bitte etwas nachsichtig falls ich nicht immer alles als erster poste ;) Ich freue mich immer über positive Bewertungen, aber auch über konstruktive Kritik sowie Vorschläge und/oder Hinweise auf mögliche Fehler (ich bin auch nur ein Mensch). Ansonsten wünsche ich euch viel Spaß in meinem Blog.
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