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Der Himmel über La Palma, von Klaus Fuhrmann


Galaxien

II. Heimatkunde


Auch wenn der Roque de los Muchachos extrem gute Beobachtungsbedingungen ermöglicht, so träumen doch alle beobachtenden Astronomen davon, zumindest einmal auf der Südhalbkugel der Erde beobachten zu können. Ist das nur ein übertriebenes Fernweh, oder was sind die Gründe?

Gewiß geht es nicht darum, die Sonne mittags im Norden sehen zu wollen oder vertraute Sternbilder auf dem Kopf stehen zu sehen. Der Hauptgrund ist einfach der, daß man von der Südhalbkugel der Erde gewisse Objekte am Himmel sieht, die von der Nordhalbkugel aus stets unbeobachtbar bleiben.

Nehmen wir zum Beispiel den Polarstern. In Grönland steht dieser hoch am Himmel, fast schon im Zenit. Von La Palma aus betrachtet erreicht er aber lediglich eine Höhe von 28 Grad über dem Horizont. Südlich des Äquators ist der Polarstern dann nicht mehr zu sehen. Um Alpha Centauri, den möglicherweise nächsten Stern in unserer solaren Nachbarschaft erblicken zu wollen, ist la Isla bonita zwar völlig ausreichend, aber dennoch gibt es da auf der Südhalbkugel etwas zu sehen, was es hier nicht gibt und was insbesondere auch ohne Teleskop bereits deutlich ins Auge sticht.

An dieser Stelle, vermute ich nun, daß nicht wenige bereits wissen, worauf ich hinaus will: es sind die beiden Magellanschen Wolken, die "Große Magellansche Wolke" und die "Kleine Magellansche Wolke".

Falls Sie noch nie davon gehört haben sollten, es handelt sich hier nicht um eine Region mit immer schlechten Wetterbedingungen. Die angesprochenen Wolken sind also kein Phänomen der Erdatmosphäre. Dennoch kann man sie mit echten Wolken durchaus verwechseln, wenn man des Nachts auf der Südhalbkugel den Himmel erforscht.

Mit der wichtigen Erkenntnis, daß El Hierro nicht das Ende der Welt darstellt, war schon vor einigen Jahrhunderten den von Norden kommenden Seefahrern ein wolkenähnliches Gebilde am Himmel aufgefallen, und zwar umso mehr, je weiter sie sich nach Süden begaben. Daß dieses auch die damaligen Seefahrer mächtig beeindruckt haben muß, läßt sich wohl auch daraus ableiten, daß nicht Matrose Gonzalez oder Ramirez diese "Wolken" für sich in Anspruch nehmen durfte, sondern nur ein "großer" Seefahrer - eben Magellan. (Wobei sich durchaus die Frage stellt, ob Magellan nicht wenigstens die "Kleine Magellansche Wolke" an den hätte abtreten können, der ihm die "Große Magellansche Wolke" vermutlich erst gezeigt hatte.)

Jedenfalls hatten jene Seefahrer seinerzeit kaum eine Vorstellung von dem, was sie da beobachteten, und es dauerte, wie bereits letzten Monat erwähnt, bis in die 1920er Jahre, als Edwin Hubble die Galaxien als "Welteninseln" vorstellte, zu denen auch die Magellanschen Wolken zählen.

Allerdings sind die Magellanschen Wolken längst nicht so weit entfernt wie die Andromeda-Spiralgalaxie, letztere mit immerhin nahezu 2.5 Millionen Lichtjahren. Die Magellanschen Wolken haben nur etwa 7% dieser Entfernung (180000 Lichtjahre) und liegen damit bereits recht dicht an der Milchstraße dran. Könnte es da vielleicht eine Verbindung geben?

Das Material ungezählter Photoplatten hatte schon vor einigen Jahrzehnten viele Spiralgalaxien in merkwürdig enger Nachbarschaft zueinander gezeigt. Es gab also gewissermaßen so etwas wie "Galaxienhaufen", und einige Haufenmitglieder waren dabei extrem dicht beieinander - so sehr, daß eine gegenseitige Wechselwirkung eigentlich nicht mehr ausgeschlossen werden konnte.

Langsam dämmerte es den Astronomen: da waren Galaxien dabei zusammenzustoßen, und das nicht gerade selten. Als sich diese Erkenntnis vor etwa 30 Jahren durchzusetzen begann, kam sie vielen sicher noch als Schock. Als schließlich im Jahr 1995 auch die Milchstraße bei einer Injektion "erwischt" wurde, war dies aber längst keine Überraschung mehr. Die "B" Probe ergab, daß es sich hier um eine Zwerggalaxie handelte, die ab sofort als Sagittarius Zwerggalaxie bezeichnet wurde.

Bezeichnend ist nun, daß nach dieser nicht systematisch gesucht worden war, sondern Sagittarius fiel eher als "störend" in das Datenmaterial eines anderen Beobachtungsprojekts hinein. Man hätte diese Daten nun ignorieren können, doch die Neugierde überwog zum Glück. Es wurde aber auch deutlich, wie schwer im Grunde der Nachweis eines solchen Phänomens für die eigene Milchstraße ist.

Heute zweifelt niemand mehr daran, daß auch die Große und die Kleine Magellansche Wolke bereits deutlich in den Einflußbereich der Milchstraße gelangt sind. Und auch das geradezu majestätische Bild der Andromedagalaxie in Abbildung 1 mit den beiden benachbarten Zwerggalaxien erhält eine ganz andere Brisanz, wenn man sich klar macht, daß es auch diesen beiden "demnächst" an den Kragen geht.


La Palma Astrophysik mut Klaus Fuhrmann


Abbildung 1: Die Andromedagalaxie - die unserer Milchstraße benachbarte große Spiralgalaxie. Die außerdem zu erkennenden beiden kleineren "Flecken" sind zwei die Andromeda begleitende Zwerggalaxien. Dieses mehr als 100 Jahre eher als Stilleben einzuschätzende Gemälde erhielt erst vor wenigen Jahrzehnten eine besondere Brisanz, als man erkannte, daß die beiden begleitenden Zwerggalaxien dies nicht unfreiwillig tun und ihr Schicksal eigentlich schon besiegelt ist. Heute kennt man ungezählte Beispiele von verschmelzenden Galaxien, und wenn Andromeda dereinst seine Begleiter in sich aufgenommen haben wird, wartet noch eine viel größere Aufgabe auf sie - und uns - denn eines Tages wird auch die "Fusion" mit unserer Milchstraße beginnen. Übrigens: da die Entfernung zu Andromeda etwa 2.5 Millionen Lichtjahre beträgt, bedenken Sie bitte, daß wir hier im Prinzip auch nur eine Momentaufnahme von vor 2.5 Millionen Jahren sehen. Man mache sich auch klar, daß das, was man hier sieht, sich in jeder Sekunde mit 300 Kilometer uns annähert. Schon morgen also sehen wir das Ganze aus einer etwa 26 Millionen Kilometer geringeren Entfernung. (Aufnahme von Kurt Birkle und Eckhard Slawik, Calar Alto Observatorium, Andalusien)



Wollen wir also verstehen, was alles in unserer unmittelbaren Nachbarschaft passiert, so ist es zunächst erforderlich, einen gewissen Überblick zu erhalten. Als man mit diesen galaktischen Landkarten begann, stellte sich bald heraus, daß sowohl die Milchstraße als auch die Andromedagalaxie lokal das "Sagen" haben. Beide sind mächtige Spiralgalaxien und sind von einigen dutzend Zwerggalaxien umgeben. Alle zusammen nennt man die "Lokale Gruppe" von Galaxien, wobei allerdings noch immer keineswegs feststeht, wer alles mitspielt. So gehört es auch heute zu den lukrativen Aufgaben der beobachtenden Astronomie, weitere Zwerggalaxien der Lokalen Gruppe ausfindig zu machen.

Die Einverleibung einer Zwerggalaxie durch die Milchstraße läuft allerdings doch eher unspektakulär. Eine Milliarde Sterne mehr oder weniger, das läßt unsere Heimatgalaxie in ihrer Struktur praktisch ungerührt. Man kann das mit dem Zuzug einer Familie in ein Dorf vergleichen, die, ob kurz oder lang, in das Gemeindeleben integriert wird, ohne daß dieses deswegen seinen ursprünglichen Charakter verliert.

Was aber, wenn eine Gemeinde von sagen wir 1000 Einwohnern schlagartig noch 1000 "Ausländer" hinzubekommt? Wie ist es dann um die liebgewordenen Strukturen bestellt? Tatsächlich steht uns "Milchsträßlern" ein solches Ereignis "demnächst" ins Haus. Schlimmer noch, denn es wird wohl eher auf eine "feindliche Übernahme" hinauslaufen. Gerade noch damit beschäftigt, die Sagittarius Zwerggalaxie und auch die Magellanschen Wolken zu verspeisen - oder sagen wir besser zu akkretieren - werden wir wohl schon bald von Andromeda selbst übernommen werden. Jede Sekunde bringt beide Spriralgalaxien 300 Kilometer näher. Pro Tag macht das also 300 x 60 x 60 x 24 km = 25920000 km, d.h. rund 26 Millionen Kilometer. Und wie lange dauert es bis Andromeda bei uns angekommen ist? Auch das läßt sich in etwa dadurch abschätzen, wenn man bedenkt, daß 300 Kilometer pro Sekunde ein Tausendstel der Lichtgeschwindigkeit sind. Das Licht von Andromeda braucht aber, wie bereits erwähnt, 2.5 Millionen Jahre bis zu uns. Dann braucht Andromeda selbst also 1000mal länger, d.h. etwa 2 bis 3 Milliarden Jahre bis sie bei uns angekommen ist.

Die Großen fressen also die Kleinen. Uns bleibt nur der Trost, daß wir es Andromeda aber so leicht nun auch nicht machen werden. Wenn also in einigen Milliarden Jahren - nachdem sowohl die Milchstraße als auch Andromeda weitere Zwerggalaxien der Lokalen Gruppe in sich vereint haben - das große Aufeinandertreffen beginnt, so darf man davon ausgehen, daß die jeweiligen Spiralstrukturen weitestgehend zerstört werden. Das Ergebnis ist eine eher strukturlose elliptische Riesengalaxie, so wie man sie in anderen Galaxienhaufen bereits heute schon beobachten kann.

Aber: berührt uns das? Als Menschheit vielleicht kaum, denn ob diese intelligent genug ist, die Lebensbedingungen auf unserem Planeten für die nachfolgenden Generationen nicht gegen die Wand zu fahren, darf angezweifelt werden. Aber was ist mit unserem Sonnensystem? In der Tat wird es unsere Sonne noch geben, wenn Milchstraße und Andromeda sich soweit angenähert haben, daß die große Galaxienverschmelzung beginnt. Und dann, sollte es auch uns Menschen dann noch auf der Erde geben, was würde dann mit uns passieren?

Vielleicht gar nichts, lautet die Antwort. Vielleicht dürfen wir nur staunend den beiden "Riesenrädern" bei ihrer Auflösung zuschauen, ohne selbst beteiligt zu sein oder gar in Gefahr zu geraten.

Aber wie kann das sein? Um das zu verstehen, müssen wir uns klar machen, daß der Weltraum extrem dünn besiedelt ist. Sterne, so ein bekanntes Bild, stehen in unserer Umgebung nur so dicht, wie Kirschkerne an den Hauptstädten Europas. Nimmt man also eine Handvoll Kirschkerne und bittet einen Astronauten er möge diese bei einem Vorbeiflug über Europa abwerfen. Wird auch nur einer der Kirschkerne den in London, Paris, oder Madrid treffen?

Das ist kaum anzunehmen, und so fallen die Galaxien mit ihren Sternen praktisch glatt durcheinander durch. Die gegenseitige Anziehungskraft läßt sie allerdings auch nicht mehr los, und so beobachten wir letztlich das, was man in der Physik oder Technik einen Einschwingvorgang nennt. Beide Galaxien pendeln sie also sozusagen ein, und am Ende steht dann die Verschmelzung der beiden Partner, eine Riesengalaxie also, mit vielleicht 500 Milliarden (oder mehr) Sternen.


Astrophysik auf La Palma, mit Klaus Fuhrmann

Abbildung 2: Wechselwirkung von Galaxien. Vorgänge, wie die hier gezeigten sind im Universum gang und gäbe und bleiben auch unserer Milchstraße und Andromeda eines Tages nicht erspart. (Aufnahme: Halton Arp, Hale Observatories)



Abgesehen von den Zentralbereichen der Galaxien, wo sich unter Umständen auch direkte Stern-Sternstöße nicht werden ausschließen lassen, geschieht unserer Sonne unmittelbar nichts. Andererseits, wurde bereits weiter oben erwähnt, daß die Spiralstruktur von Milchstraße und Andromedagalaxie in Mitleidenschaft gezogen werden. Das hängt nun damit zusammen, daß zwischen den Sternen aber auch noch Gas und Staub vorhanden ist und dieses - anders als die Sterne - durch die Wechselwirkung mit dem Gas und Staub der ankommenden Galaxie so sehr verdichtet werden, daß es zu einer erheblichen Erhöhung der Sternproduktion kommen kann.

Wir sehen dann, daß zwar unserer Sonne nicht unmittelbar etwas passiert, aber am Himmel geht es bezüglich der Sternproduktion doch eventuell ziemlich zur Sache. Und wenn dann der ein oder andere Stern in Sonnennähe auch noch als Supernova explodiert, wird es so gesehen für uns dann doch noch gefährlich…

Wenn also unsere Lokale Gruppe von Galaxien eines Tages in einer großen elliptischen Galaxie enden sollte und wir derzeit ihre beiden mächtigen Spiralen - die Milchstraße und Andromeda - dabei beobachten, wie sie kleinere Zwerggalaxien in sich aufnehmen, so kann man fragen, inwieweit die großen Spiralgalaxien letztlich das Ergebnis vieler kleiner Zwerggalaxien sind. Das ist das Prinzip der sogenannten hierarchischen Strukturbildung aus "Klein mach Groß", dem vermutlich die Mehrzahl der heutigen Astrophysiker auch wohlwollend gegenübersteht.


La Palma Astrophysik mit Klaus Fuhrmann

Abbildung 3: Schematische Repräsentation der sogenannten hierarchischen Strukturbildung, also der Entstehung großer Galaxien. In diesem Bild wird aus vielen kleinen Bausteinen (sog. "building blocks") nach und nach eine mächtige Spiralgalaxie aufgebaut - hier der gezeigte Baumstamm. Die Zwerggalaxien sind in diesem Bild die Äste des Baumes, wobei die Zeitrichtung (t) von oben nach unten verläuft. Zu Beginn, also sagen wir vor 13 Milliarden Jahren, hat man also viele kleine Zwerggalaxien, aus denen dann nach und nach größere Strukturen aufgebaut werden. Dieses heutzutage sehr populäre Modell der Galaxienentstehung hat allerdings den gravierenden Nachteil, daß ausgerechnet unsere Milchstraße einen scheinbar ganz anderen entstehungsgeschichtlichen Verlauf genommen hat. (aus: Lacey & Cole 1993, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Band 262, Seite 627)



Nachteilig ist allerdings, daß es für unsere Milchstraße eine Reihe von Beobachtungen gibt, die dieses Bild der Galaxienentstehung keineswegs unterstützen. Wir kommen daher im nächsten Monat wieder auf unsere Milchstraße und deren Grundbausteine, die Sterne, zurück. Was uns deren Archäologie so ganz anders zu verraten scheint, lernen wir im nächsten Monat kennen.



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