Linsengalaxien sind die stillen, staubigen Sternstädte des Kosmos

Es gibt viele Arten von Galaxien "da draußen" im Universum. Astronomen neigen dazu, sie zuerst nach ihren Formen zu klassifizieren: spiralförmig, elliptisch, linsenförmig und unregelmäßig. Wir leben in einer Spiralgalaxie und können andere von unserem Standpunkt auf der Erde aus sehen. Eine Untersuchung von Galaxien in Clustern wie dem Virgo-Cluster zeigt eine erstaunliche Vielfalt von Galaxienformen. Die großen Fragen, die sich Astronomen stellen, die diese Objekte untersuchen, lauten: Wie formen sie sich und was beeinflusst in ihrer Entwicklung ihre Formen??

Eine staubige Spiralgalaxie aus Sicht des Hubble-Weltraumteleskops der NASA. NASA, ESA und D. Maoz (Tel-Aviv University und Columbia University)

Linsengalaxien sind eher wenig verstandene Mitglieder des Galaxienzoos. Sie ähneln in gewisser Weise sowohl Spiralgalaxien als auch elliptischen Galaxien, werden jedoch tatsächlich als eine Art galaktische Übergangsform angesehen. 

Zum Beispiel scheinen Linsengalaxien wie eine verblassende Spiralgalaxie zu sein. Einige ihrer anderen Eigenschaften, wie ihre Zusammensetzung, stimmen jedoch eher mit elliptischen Galaxien überein. Es ist also sehr wahrscheinlich, dass es sich um einen eigenen, einzigartigen Galaxientyp handelt. 

Das Galaxy NGC 5010 ist eine Linsengalaxie, die sowohl spiralförmige als auch elliptische Merkmale aufweist. NASA / ESA / STScI

Struktur von Linsengalaxien

Linsenförmige Galaxien haben im Allgemeinen flache, scheibenartige Formen. Im Gegensatz zu Spiralgalaxien fehlen ihnen jedoch die markanten Arme, die sich normalerweise um die zentrale Ausbuchtung wickeln. (Obwohl sie wie spiralförmige und elliptische Galaxien eine Balkenstruktur aufweisen können, die durch ihre Kerne verläuft.)

Aus diesem Grund kann es schwierig sein, linsenförmige Galaxien von elliptischen Galaxien zu unterscheiden, wenn sie von vorne betrachtet werden. Erst wenn zumindest ein kleiner Teil der Kante sichtbar ist, können Astronomen erkennen, dass sich ein Lentikular von anderen Spiralen unterscheidet. Obwohl ein Lentikular eine zentrale Ausbuchtung hat, die der von Spiralgalaxien ähnelt, kann sie viel größer sein.

Gemessen an den Sternen und dem Gasgehalt einer Lentikulargalaxie ist sie einer elliptischen Galaxie weitaus ähnlicher. Das liegt daran, dass beide Typen meist alte, rote Sterne mit sehr wenigen heißen blauen Sternen haben. Dies ist ein Hinweis darauf, dass sich die Sternentstehung erheblich verlangsamt hat oder sowohl bei Lentikularen als auch bei Ellipsen nicht vorhanden ist. Linsenraster haben jedoch normalerweise einen höheren Staubgehalt als Ellipsen.

Linsengalaxien und die Hubble-Sequenz

Im 20. Jahrhundert versuchte der Astronom Edwin Hubble zu verstehen, wie sich Galaxien bilden und entwickeln. Er schuf die sogenannte "Hubble-Sequenz" - oder grafisch das "Hubble Tuning For" -Diagramm, in dem Galaxien anhand ihrer Form auf eine Art Stimmgabel gelegt wurden. Er stellte sich vor, dass Galaxien als Ellipsen begannen, perfekt kreisförmig oder fast so.

Dann, im Laufe der Zeit, dachte er, dass ihre Rotation dazu führen würde, dass sie sich verflachen würden. Letztendlich würde dies zur Entstehung von Spiralgalaxien (ein Arm der Stimmgabel) oder vergitterten Spiralgalaxien (der andere Arm der Stimmgabel) führen..

Linsenförmige Galaxien sind wahrscheinlich ein Übergang zwischen elliptisch und spiralförmig auf dem Hubble-Stimmgabel-Standarddiagramm, das Galaxien nach ihrer Form klassifiziert. NASA

An dem Übergang, an dem sich die drei Arme der Stimmgabel treffen würden, befanden sich die Linsengalaxien; Nicht ganz Ellipsentrainer, nicht ganz Spiralen oder Barred Spirals. Offiziell werden sie in der Hubble-Sequenz als S0-Galaxien klassifiziert. Es stellte sich heraus, dass Hubbles ursprüngliche Sequenz nicht ganz mit den Daten übereinstimmte, die wir heute über Galaxien haben, aber das Diagramm ist immer noch sehr nützlich, um Galaxien anhand ihrer Formen zu klassifizieren.

Bildung von Linsengalaxien

Hubbles bahnbrechende Arbeit an Galaxien könnte zumindest eine der Bildungstheorien von Lentikularen beeinflusst haben. Im Wesentlichen schlug er vor, dass sich Linsengalaxien aus elliptischen Galaxien als Übergang zu einer Spiralgalaxie (oder Barred-Spiral-Galaxie) entwickelten, aber eine aktuelle Theorie legt nahe, dass es umgekehrt sein könnte.

Da Linsengalaxien scheibenförmige Formen mit zentralen Ausbuchtungen haben, aber keine markanten Arme, ist es möglich, dass es sich einfach um alte verblasste Spiralgalaxien handelt. Das Vorhandensein von viel Staub, aber nicht viel Gas deutet darauf hin sind alt, was diesen Verdacht zu bestätigen scheint.

Es gibt jedoch ein signifikantes Problem: Linsengalaxien sind im Durchschnitt viel heller als Spiralgalaxien. Wenn sie wirklich verblasste Spiralgalaxien wären, würde man erwarten, dass sie dunkler und nicht heller sind.

Als Alternative schlagen einige Astronomen nun vor, dass Linsengalaxien das Ergebnis von Fusionen zwischen zwei alten Spiralgalaxien sind. Dies würde die Scheibenstruktur und den Mangel an freiem Gas erklären. Auch mit der kombinierten Masse von zwei Galaxien würde die höhere Oberflächenhelligkeit erklärt werden.

Diese Theorie benötigt noch einige Arbeit, um einige Probleme zu lösen. Beispielsweise legen Computersimulationen, die auf Beobachtungen von Galaxien während ihres gesamten Lebens basieren, nahe, dass die Rotationsbewegungen der Galaxien denen normaler Spiralgalaxien ähneln würden. Dies ist jedoch im Allgemeinen nicht das, was in Linsengalaxien beobachtet wird. Die Astronomen arbeiten also daran zu verstehen, warum sich die Rotationsbewegungen zwischen den Galaxientypen unterscheiden. Diese Feststellung stützt tatsächlich die verblassende Spirale Theorie. Das derzeitige Verständnis von Lentikularen ist also noch nicht abgeschlossen. Wenn Astronomen mehr dieser Galaxien beobachten, helfen die zusätzlichen Daten bei der Lösung der Fragen, wo sie in der Hierarchie der Galaxienformen liegen.

Wichtige Tipps zu Lentikularen

• Linsenförmige Galaxien sind eine ausgeprägte Form, die zwischen spiralförmig und elliptisch zu liegen scheint.
• Die meisten Lentikulare haben zentrale Ausbuchtungen und scheinen Unterschiede in ihren Rotationsbewegungen gegenüber anderen Galaxien zu haben.
• Beim Zusammenwachsen von Spiralgalaxien können sich Linsen bilden. Diese Aktion würde die Scheiben bilden, die in Lentikularen zu sehen sind, und auch die zentralen Ausbuchtungen.

Quellen

• "Wie man linsenförmige Galaxien macht." Nature News, Nature Publishing Group, 27. August 2017, www.nature.com/articles/d41586-017-02855-1.
• [email protected]. "Die Hubble-Stimmgabel - Klassifizierung von Galaxien." Www.spacetelescope.org, www.spacetelescope.org/images/heic9902o/.
• "Linsengalaxien und ihre Umgebungen." The Astrophysical Journal, 2009, Band 702, Nr. 2, http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-637X/702/2/1502/meta

Herausgegeben von Carolyn Collins Petersen.