2001_3   Galaxien-Klassifikation

Ein Sternsystem - eine Galaxie - besteht aus einigen wenigen Milliarden bis zu einigen hundert Milliarden Sternen und mehr oder weniger großen Mengen interstellarer Materie. Eine Klassifikation kann, z.B. wie auf dieser Website, nach der Hubble-Sequenz vorgenommen werden. Dabei wird die Vielfalt der Galaxien bevorzugt nach ihrer äußeren Erscheinungsform eingeordnet. Das bedeutet keine zeitliche Entwicklung!

E = Elliptische Sternsysteme

Sie werden mit Zahlen unterteilt, wobei E0 ein kreisförmig erscheinendes System und E7 ein System mit der stärksten beobachteten Elliptizität bezeichnet. Sie bestehen hauptsächlich aus alten Sternen. Wegen des Mangels an interstellarer Materie findet praktisch keine Sternentstehung mehr statt. In elliptischen Zwerggalaxien dominieren metallarme Sterne.

Die elliptischen Systeme rotieren nicht eindeutig. Sie scheinen komplexe, aus dynamisch sich unterscheidenden Sterngruppen bestehende dreiachsige Ellipsoide zu sein. Die Rotationsachse fällt dabei nicht notwendigerweise mit einer der drei Achsen zusammen. Sehr unterschiedlich sind die Bahngeschwindigkeiten der Sterne. Die maximalen typischen Rotationsgeschwindigkeiten liegen zwischen 50 - 100 km/s.

Die Hubble-Bilder lieferten den Beweis für die Theorie, warum die elliptischen Galaxien im UV-Bereich sehr hell sind. Es liegt an den heißen blauen Sternen, tief im Innern der Galaxie. Diese Sterne haben ihren Wasserstoff vor langer Zeit verbraucht. Jetzt verschmelzen ihre Heliumkerne zu schweren Elementen. Damit gilt als gesichert, daß alte, Helium verbrennende Sterne sehr heiß und die Ursache für besonders helle UV-Strahlung sind.

Beispiel der Hubble-Bilder: die zentrumsnahen Gebiete der (ca. 2,5 Mio. Lj. = 766 kpc entfernten, im Andromeda-Sternbild liegenden) Galaxie M 32 mit fast 8000 blauen Sternen.

S0 (S-Null) = Scheibengalaxien

Linsenförmige Sternsysteme mit auffällig hellem Zentralgebiet (bulge = zentrale Verdickung), umgeben von einer scheibenförmigen Sternanordnung, ohne Spiralstruktur.

Irr = Irreguläre Systeme

Bei den irregulären Systemen zeigt sich weder eine regelmäßige Form noch eine eindeutige innere Struktur.

Bei den Irr-I-Systemen läßt sich eine regelmäßige räumlich abgeplattete Verteilung erkennen. Bei ihnen gibt es eine große Häufigkeit junger Objekte. Der Masseanteil interstellarer Materie ist recht hoch und kann bis zu 30 % betragen. Sie sind echte irreguläre Systeme.

Bei den Irr-II-Systemen handelt es sich meist um elliptische oder um Spiralsysteme, dessen aktiver explodierender Galaxienkern starke Materieauswürfe besitzt. Diese stören das normalerweise regelmäßige Erscheinungsbild sehr stark. Es kann sich aber auch um die Gravitationswirkung durch zusammenstoßende Sternsysteme handeln. Ihr Gesamtbild läßt keine innere Symmetrie erkennen.

SB = Balkenspiralen

Sie besitzen einen Zentralkörper und radial von ihm - nach zwei entgegengesetzten Seiten sich erstreckende - Sternanhäufungen (die einen zentralen "Balken" bilden). Von diesen Sternanhäufungen gehen, zum Teil scharf abgewinkelt, Spiralarme aus, die sich um das Zentrum winden. Die Entsteheung ist noch nicht restlos geklärt.

Bei den SBa-Systemen bilden die Arme fast einen geschlossenen Kreis. Galaxien, in denen die Balkenspirale von einem Ring umschlossen wird, werden Ringgalaxien oder auch Theta-Galaxien genannt (z.B. NGC 2544 in 140 Mio. Lj. Entfernung). Die SBc-Systeme haben eine mehr S-förmige Gestalt. Die SBb-Systeme nehmen eine Zwischenstellung ein. gelegentlich werden Zusatzgruppen SBd und SBm verwendet, bei denen die Größe des Zentralkörpers die Zuordnung bestimmt.

S = Spiralsysteme

Sie bestehen aus einem Zentralkörper (eine abgeplattete rotationssymmetrische zentrale Sternanhäufung) und zwei oder mehr Spiralarmen. Spiralsysteme werden nach dem äußeren Erscheinungsbild in drei Untergruppen mit Buchstaben eingeteilt. Dabei ist Sa ein großer heller Zentralkörper, eng von Spiralarmen umschlungen und Sc ist ein kleiner unauffälliger Zentralkörper mit weit geöffneten Armen. Die Sb-Spiralen nehmen eine Zwischenstellung ein.

Es gibt auch feinere Unterteilungen, wie z.B. Sab oder Sbc. In neueren Klassifikationen unterscheidet man zusätzlich Sd und Sm. Diese haben stark aufgelockerte Arme mit einem sehr kleinen Zentralkörper und können als Übergangsformen zu den Irregulären Systemen aufgefaßt werden.

Die Spiralarme sind an die Existenz interstellarer Materie gebunden. Der Massenanteil interstellaren Wasserstoffs kann 2 % (bei Sa-Spiralen) bis 25 % und mehr (bei Sc-Spiralen) der Gesamtmasse betragen.

Die Spiralsysteme besitzen eine differentielle Rotation mit einer vom Zentrumsabstand abhängigen Winkelgeschwindigkeit. Aus der Rotationskurve läßt sich auf die Masseverteilung schließen. Aus der Rotationsgeschwindigkeit in den Außengebieten läßt sich auf die Gesamtmasse schließen. Das Nichtabsinken der Rotationskurve in den Außenregionen der meisten Spiralsysteme zeigt, daß dort eine beträchtliche Masse vorhanden sein muß, die zwar gravitativ wirkt, aber keine Strahlung abgibt.

Spiralarme sind keine langlebigen, aus ständig den gleichen Objekten bestehenden Gebilden, da sie infolge der scherenden Wirkung der differentiellen Rotation innerhalb eines Sternenlebens großräumig verlaufen würden.

Fast immer werden Spiralarme "mitgeschleppt" (die Winkelgeschwindigkeit nimmt nach außen hin ab). Es wurden einige wenige Spiralsysteme mit einem entgegengesetzten Rotationsverhalten der Spiralarme beobachtet. Das wird als Folge einer Gezeitenwirkung mit einem benachbarten Sternsystem erklärt.

Die Rotationsgeschwindigkeiten liegen zwischen 200 - 300 km/s.

Entwicklung: Trotz ihrer älteren Population und des Fehlens von Material für die Sternentstehung sind elliptische Galaxien nicht die ältesten, also nicht als erste entstanden. Sie bildeten sich aus Kollisionen früherer Spiralnebel-Generationen. Eine vergleichbare Entwicklung soll zu den irregulären Galaxien führen. Je weiter Hubble in die Vergangenheit sieht, umso mehr Spiralgalaxien tauchen auf und umso näher scheinen sie beieinander zu liegen. Elliptische Sternsysteme sind viel seltener und deutlich kleiner.

Ergänzung: Aussagen über die großräumige Galaxienverteilung sind nur möglich, wenn alle Galaxien (auch die leuchtkraftschwächsten) in einem abgeschlossenen Raumgebiet bekannt sind. Bei der Bewertung gibt z.B. der Holmberg-Radius denjenigen Bereich einer Galaxie an, aus dem der überwiegende Teil des ausgestrahlten Lichtes kommt. Die Schwierigkeit wird deutlich, wenn wir uns vor Augen halten, daß die Gesamtzehl der Galaxien, die sich im zur Zeit überblickbaren Teil des Weltraumes befinden, mehrere 100 Milliarden beträgt. In großen Entfernungen werden nur die absolut hellen Systeme erfaßt, d.h. die Anzahl muß nach oben korrigiert werden.

Wir erkennen daraus, daß der mittlere Abstand zweier Sternsysteme etwa das 200- bis 400-fache des mittleren Durchmessers beträgt. Mit anderen Worten: relativ betrachtet stehen Galaxien im Weltraum dichter zusammen als die Sterne in einer Galaxie.

Das auch die nähere Umgebung noch Überraschungen bereit hält, zeigte vor sechs Jahren die Entdeckung der Sagittarius-Zwerggalaxie, die unsere Milchstraße durchdringt.

Im Mai 2003 gab es zwei Neuigkeiten:

Complex H wurde bislang als Hochgeschwindigkeits-Gaswolke eingeordnet. Sie ist eine kleine Galaxie, die die Milchstraße entgegen ihrer Drehrichtung und um 45 Grad geneigt umkreist. Ihr Durchmesser beträgt 33.000 Lichtjahre und sie ist 108.000 Lichtjahre vom Milchstraßenzentrum entfernt.Sie ist offenbar aus der chaotischen Entstehungsphase der Milchstraße übrig geblieben.

Bei der spektroskopischen Durchmusterung des Fornax-Sternhaufens wurde ein neuer Galaxientyp entdeckt: die ultrakompakte Galaxie. Sie liegen in den Zentren von Galaxienhaufen und ähneln optisch den Kugelsternhaufen, jedoch mit weitaus höherer Leuchtkraft.Kosmologische Modelle sagen eine große Anzahl an kleinen und massearmen Zwerg-Galaxien vorher, die bislang nicht gefunden wurden. Diese ultrakompakten Galaxien sollen - laut neuester Theorie - aus den Zwerg-Galaxien hervorgegangen sein, die ihre äußeren Sterne verloren haben.