KVHS Northeim 2024 : Astronomie - eine Reise durch Raum und Zeit
Galaxien
Galaxien werden basierend auf ihrer Form und Struktur in verschiedene Typen eingeteilt.
Hier die Liste der typischen Galaxien-Arten:
• SpiralGalaxien
• Elliptische Galaxien
• Linsenförmige Galaxien (S0)
• Irreguläre Galaxien
• Zwerggalaxien
• Sondertypen: Galaxien kurz nach dem Urknall
Die Galaxien-Parameter Grösse und Helligkeit fassen die Galaxien-Arten grafisch zusammen:
SpiralGalaxien
Sie haben eine flache, scheibenartige Struktur mit einem zentralen Bulge und spiralförmigen Armen, die sich vom Zentrum aus erstrecken. Diese Arme enthalten viele junge Sterne, Gas, und Staub.Beispiele: Die Milchstraße (unsere Heimatgalaxie) und die Andromedagalaxie.
Untertypen SpiralGalaxien
• Normale Spiralgalaxien (S) Spiralarme winden sich direkt vom Zentrum weg.
• Balkenspiralen (SB) Spiralarme entspringen von einem länglichen Balken, der durch das Zentrum der Galaxie verläuft.
Elliptische Galaxien
Beschreibung: Diese Galaxien haben eine ovale oder sphärische Form ohne erkennbare Strukturen wie Spiralarme. Sie bestehen hauptsächlich aus älteren Sternen und enthalten nur wenig Gas und Staub, weshalb sie nur geringe Sternentstehungsaktivität aufweisen.
Untertypen: Sie werden basierend auf ihrer Exzentrizität klassifiziert, von E0 (nahezu kugelförmig) bis E7 (stark elliptisch).
Linsenförmige Galaxien (S0)
Beschreibung: Diese Galaxien sind ein Zwischenstadium zwischen elliptischen und Spiralgalaxien. Sie besitzen eine zentrale Scheibe wie Spiralgalaxien, jedoch ohne deutlich ausgeprägte Spiralarme. Sie enthalten weniger Gas als Spiralgalaxien und weisen daher eine geringere Sternentstehungsrate auf.
Beispiele: Messier 86 (M86).
Irreguläre Galaxien
Beschreibung: Diese Galaxien haben keine regelmäßige Form oder Struktur und erscheinen chaotisch. Sie enthalten oft viele junge Sterne und Regionen intensiver Sternentstehung.
Zwerggalaxien
Zwerggalaxien sind kleine Galaxien mit wenigen Milliarden Sternen, im Vergleich zu großen Galaxien, die hunderte Milliarden Sterne haben. Sie können unterschiedliche Formen haben: Zwergspiralen, Zwergelliptische oder Zwergirreguläre Galaxien.
Beispiele: Die Große Magellansche Wolke und die Kleine Magellansche Wolke.
Sondertypen: Galaxien kurz nach dem Urknall
Galaxien, die kurz nach dem Urknall entstanden, sind sehr primitive und oft chaotische Objekte im Vergleich zu den gut strukturierten Galaxien, die wir heute sehen. Hier sind einige Merkmale und Aspekte dieser frühen Galaxien:
Entstehung von ProtoGalaxien
Galaxien begannen sich wenige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall zu formen, als die ersten dichten Regionen von Dunkler Materie begannen, normale Materie anzuziehen. Diese Materie kühlte ab, verdichtete sich und bildete die ersten Sterne und Galaxien.
Die ersten Galaxien, auch Protogalaxien genannt, waren kleine, unregelmäßig geformte Objekte. Sie enthielten hauptsächlich Wasserstoff und Helium, die direkt aus dem Urknall stammten, sowie einige der allerersten Sterne (Population-III-Sterne), die sich aus diesen Elementen bildeten.
Verschmelzung von frühen Galaxien
Frühe kleine Mini-Galaxien verschmolzen im frühen Universum miteinander, was oft zu chaotischen und irregulären Galaxien-Formen führte.
Erst die hintereinander abfolgende mehrfache Verschmelzung der frühen Galaxien führte zur Bildung der grossen aktuellen Spiral- und Balken-Galaxien.
Sternentstehung
Diese frühen Galaxien erlebten hohe Sternentstehungsraten, da die dichte Umgebung und das reichlich vorhandene Gas die Bildung von Sternen(Gravitation) begünstigten. Die ersten Sterne waren extrem heiß, groß und kurzlebig.
Metallizität
Die ersten Galaxien hatten sehr niedrige Metallizität, was bedeutet, dass sie fast keine schweren Elemente (Metalle) enthielten, die in späteren Sternengenerationen durch Nukleosynthese erzeugt wurden.
Die Eigenschaft niedriger Metallizität(nur Wasserstoff und Helium) wurde in spektroskopischen Analysen früher entfernter Galaxien im Gegensatz zu hoher Metallizität(Wasserstoff, Helium bis Eisen) aktueller naher Galaxien.
Verschmelzung von Galaxien
Diese Verschmelzungen waren ein wichtiger Prozess in der Bildung größerer, strukturierter Galaxien.
Frühe Galaxien, Reionisierungszeitalter
Diese frühen Galaxien spielten eine Schlüsselrolle in der Reionisierung des Universums, einem Prozess, der das Universum von einem neutralen Zustand in einen ionisierten Zustand überführte, etwa 500 Millionen bis 1 Milliarde Jahre nach dem Urknall.
Diese frühen Galaxien bieten uns wertvolle Einblicke in die Entstehung und Entwicklung des Universums.
Beobachtung
Moderne Teleskope wie das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) und das Hubble-Weltraumteleskop haben einige dieser frühen Galaxien entdeckt. Diese Galaxien erscheinen sehr rotverschoben, was bedeutet, dass ihr Licht durch die Expansion des Universums stark gedehnt wurde.
Diese besitzen eine hohe Rotverschiebung mit $5<z<20$ .
Frühe weitentfernte Galaxien sehen wir zum Zeitpunkt ihrer Entstehung.