Bildnachweis: Chandra
Ein neues Bild, das vom Chandra-Röntgenobservatorium aufgenommen wurde, bietet eine der besten Ansichten von zwei Galaxien, die unserer eigenen Milchstraße während einer Kollision ähnlich sind. Alle Galaxien, einschließlich unserer eigenen, haben in der Vergangenheit diese Art der Fusion durchlaufen. Dieses Bild hilft den Astronomen zu verstehen, wie das Universum so aussah wie heute. Die Galaxien begannen ihre langsame Kollision vor 10 Millionen Jahren und haben bereits Regionen mit intensiver Sternentstehung geschaffen und könnten schließlich ein supermassives Schwarzes Loch erzeugen.
Das Chandra-Röntgenobservatorium der NASA hat das bisher beste Röntgenbild von zwei milchstraßenähnlichen Galaxien inmitten einer Frontalkollision geliefert. Da alle Galaxien - einschließlich unserer eigenen - möglicherweise Fusionen erfahren haben, bietet dies einen Einblick in das heutige Erscheinungsbild des Universums.
Astronomen glauben, dass die als Arp 220 bekannte Mega-Fusion in der Galaxie die Bildung einer großen Anzahl neuer Sterne auslöste, Schockwellen durch den intergalaktischen Raum rumpelte und möglicherweise zur Bildung eines supermassiven Schwarzen Lochs im Zentrum des neuen Konglomerats führen könnte Galaxis. Die Chandra-Daten legen auch nahe, dass die Fusion dieser beiden Galaxien erst vor 10 Millionen Jahren begann, eine kurze Zeit in astronomischer Hinsicht.
"Die Chandra-Beobachtungen zeigen, dass die Dinge wirklich durcheinander geraten, wenn zwei Galaxien mit voller Geschwindigkeit ineinander laufen", sagte David Clements vom Imperial College in London, eines der an der Studie beteiligten Teammitglieder. "Das Ereignis betrifft alles von der Bildung massiver Schwarzer Löcher bis zur Ausbreitung schwerer Elemente im Universum."
Arp 220 gilt als Prototyp für das Verständnis der Bedingungen im frühen Universum, als vermutlich durch zahlreiche Galaxienkollisionen massive Galaxien und supermassereiche Schwarze Löcher gebildet wurden. In einer relativ nahen Entfernung von etwa 250 Millionen Lichtjahren ist Arp 220 das nächste Beispiel für eine „ultra-leuchtende“ Galaxie, die eine Billion Mal so viel Strahlung abgibt wie unsere Sonne.
Das Chandra-Bild zeigt einen hellen zentralen Bereich in der Taille einer leuchtenden, sanduhrförmigen Wolke aus Gas mit mehreren Millionen Grad. Die Überhitzung, die mit Hunderttausenden von Meilen pro Stunde aus der Galaxie rast, bildet einen „Superwind“, der vermutlich auf explosive Aktivitäten zurückzuführen ist, die durch die Bildung von Hunderten Millionen neuer Sterne erzeugt werden.
Weiter draußen, über eine Entfernung von 75.000 Lichtjahren, befinden sich riesige heiße Gaslappen, bei denen es sich um galaktische Überreste handeln könnte, die durch den frühen Aufprall der Kollision in den intergalaktischen Raum geschleudert werden. Ob sich die Lappen weiter in den Weltraum ausdehnen oder in Arp 220 zurückfallen, ist unbekannt.
Das Zentrum von Arp 220 ist von besonderem Interesse. Mit Chandra-Beobachtungen konnten Astronomen eine Röntgenquelle genau am Ort des Kerns einer der Galaxien vor dem Zusammenschluss lokalisieren. Eine andere schwächere Röntgenquelle in der Nähe kann mit dem Kern des anderen Galaxienrests zusammenfallen. Die Röntgenleistung dieser punktförmigen Quellen ist größer als erwartet für stellare Schwarze Löcher, die sich aus Begleitsternen ansammeln. Die Autoren schlagen vor, dass diese Quellen auf supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren der verschmelzenden Galaxien zurückzuführen sein könnten.
Diese beiden Restquellen sind relativ schwach und liefern starke Beweise für die Theorie, dass die außergewöhnliche Leuchtkraft von Arp 220 - etwa das Hundertfache unserer Milchstraßengalaxie - auf die schnelle Geschwindigkeit der Sternentstehung und nicht auf eine aktive zurückzuführen ist. supermassives Schwarzes Loch in der Mitte.
In einigen hundert Millionen Jahren kann sich dieses Kräfteverhältnis jedoch ändern. Die beiden massiven Schwarzen Löcher könnten sich zu einem zentralen supermassiven Schwarzen Loch verbinden. Diese neue Anordnung könnte dazu führen, dass viel mehr Gas in das zentrale Schwarze Loch fällt und eine Stromquelle entsteht, die gleich oder größer als die aufgrund der Sternentstehung ist.
"Die ungewöhnliche Konzentration von Röntgenquellen im Zentrum von Arp 220 legt nahe, dass wir die frühen Stadien der Entstehung eines supermassiven Schwarzen Lochs und den möglichen Aufstieg eines aktiven galaktischen Kerns zur Macht beobachten könnten", sagte Jonathan McDowell von das Harvard-Smithsonian-Zentrum für Astrophysik, Cambridge, MA, ein weiteres Mitglied des Teams, das Arp 220 studiert.
Clements und McDowell wurden von einer internationalen Gruppe von Forschern aus den USA, Großbritannien und Spanien in diese Forschung einbezogen. Chandra beobachtete Arp 220 am 24. Juni 2000 für ungefähr 56.000 Sekunden unter Verwendung des Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS) -Instruments.
ACIS wurde für die NASA von der Pennsylvania State University, University Park, PA, und dem Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, entwickelt. Das Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, verwaltet das Chandra-Programm, und TRW, Inc., Redondo Beach, Kalifornien, ist der Hauptauftragnehmer. Das Chandra X-ray Center von Smithsonian kontrolliert die Wissenschaft und den Flugbetrieb von Cambridge, Massachusetts.
