Lebendiges Porträt zweier interagierender Galaxien

Ein Duo inter­agie­ren­der Gala­xien, bekannt als Arp 142, erin­nert an den zwei­ten wis­sen­schaft­li­chen Jah­res­tag des James Webb-Welt­raum­te­le­skops von NASA/ESA/CSA. Ihre Inter­ak­ti­on begann vor 25 bis 75 Mil­lio­nen Jah­ren, als der Pin­gu­in (ein­zeln kata­lo­gi­siert als NGC 2936) und das Ei (NGC 2937) ihren ers­ten Vor­bei­flug absol­vier­ten. Sie wer­den noch eini­ge wei­te­re Schlei­fen umein­an­der dre­hen, bevor sie in Hun­der­ten von Mil­lio­nen Jah­ren zu einer ein­zi­gen Gala­xie verschmelzen.

Das James-Webb-Welt­raum­te­le­skop macht stän­dig Beob­ach­tun­gen, dar­un­ter Bil­der und sehr detail­lier­te Daten, die als Spek­tren bekannt sind. Sein Betrieb hat zu einer „Para­de“ von Ent­de­ckun­gen durch Astro­no­men auf der gan­zen Welt geführt. Noch nie war es so mög­lich, jede Facet­te des Uni­ver­sums zu erforschen.

Die Spe­zia­li­sie­rung des Tele­skops auf die Erfas­sung von Infra­rot­licht – das jen­seits des­sen liegt, was unser Auge wahr­neh­men kön­nen – zeigt, dass die­se Gala­xien, die zusam­men als Arp 142 bekannt sind, in einem lang­sa­men kos­mi­schen Tanz gefan­gen sind. Webbs Beob­ach­tun­gen (die Nah- und Mit­tel­in­fra­rot­licht von Webbs NIR­Cam [Nahin­fra­rot­ka­me­ra] bzw. MIRI [Mit­tel­in­fra­rot­in­stru­ment] kom­bi­nie­ren) zei­gen deut­lich, dass sie durch einen blau­en Schlei­er ver­bun­den sind, der aus einer Mischung von Ster­nen und Gas besteht und das Ergeb­nis ihres Ver­schmel­zungs­pro­zes­ses ist.

Lasst uns tanzen

Vor ihrer ers­ten Annä­he­rung hat­te der Pin­gu­in die Form einer Spi­ra­le. Heu­te leuch­tet sein galak­ti­sche Mit­te wie ein Auge, und sei­ne aus­ge­streck­ten Arme bil­den nun einen Schna­bel, einen Kopf, ein Rück­grat und einen auf­ge­fä­cher­ten Schwanz.

Wie alle Spi­ral­ga­la­xien ist auch die Pin­gu­in-Gala­xie sehr reich an Gas und Staub. Der „Tanz“ der Gala­xien zieht gra­vi­ta­tiv an den dün­ne­ren Gas- und Staub­be­rei­chen der Pin­gu­in-Gala­xie, wodurch die­se in Wel­len zusam­men­sto­ßen und Ster­ne bil­den. Die­se Berei­che sind an zwei Stel­len zu erken­nen: das, was wie ein Fisch im „Schna­bel“ aus­sieht, und die „Federn“ in sei­nem „Schwanz“.

Die­se neue­ren Ster­ne sind von rauch­ar­ti­gem Mate­ri­al umge­ben, das koh­len­stoff­hal­ti­ge Mole­kü­le ent­hält, soge­nann­te poly­zy­kli­sche aro­ma­ti­sche Koh­len­was­ser­stof­fe, die Webb beson­ders gut nach­wei­sen kann. Staub, der als schwä­che­re, dunk­le­re oran­ge­far­be­ne Bögen sicht­bar ist, schwebt auch von den Schna­bel zu den Schwanzfedern.

Im Gegen­satz dazu bleibt die kom­pak­te Form des Eies weit­ge­hend unver­än­dert. Als ellip­ti­sche Gala­xie ist sie mit altern­den Ster­nen gefüllt und hat viel weni­ger Gas und Staub, die zur Bil­dung neu­er Ster­ne ver­wen­det wer­den kön­nen. Wären bei­de Gala­xien Spi­ral­ga­la­xien, wür­den sie am Ende des ers­ten „Twists“ neue Ster­ne bil­den und sich in einer Art Gezei­ten­schweif winden.

Ein wei­te­rer Grund für das unge­stör­te Erschei­nungs­bild des Eies besteht dar­in, dass die­se Gala­xien unge­fähr die glei­che Mas­se besit­zen, wes­halb die klei­ner aus­se­hen­de ellip­ti­sche Gala­xie nicht vom Pin­gu­in ver­schlun­gen oder ver­zerrt wurde.

Schät­zun­gen zufol­ge sind Pin­gu­in und Ei etwa 100.000 Licht­jah­re von­ein­an­der ent­fernt – astro­no­misch gese­hen ziem­lich nah. Zum Ver­gleich: Die Milch­stra­ße und unser nächs­ter Nach­bar, die Andro­me­da­ga­la­xie, sind etwa 2,5 Mil­lio­nen Licht­jah­re von­ein­an­der ent­fernt, also etwa 30 Mal so weit. Auch sie wer­den mit­ein­an­der inter­agie­ren, aber erst in etwa 4 Mil­li­ar­den Jahren.

Oben rechts im Bild ist eine von der Sei­te sicht­ba­re Gala­xie mit der Kata­log­num­mer PGC 1237172 zu sehen, die 100 Mil­lio­nen Licht­jah­re näher an der Erde liegt. Sie ist eben­falls recht jung und wim­melt von neu­en, blau­en Ster­nen. In Webbs aus­schließ­lich im mitt­le­ren Infra­rot­be­reich auf­ge­nom­me­nem Bild ver­schwin­det PGC 1237172 prak­tisch. Im mitt­le­ren Infra­rot­be­reich sind größ­ten­teils küh­le­re, älte­re Ster­ne und eine unglaub­li­che Men­ge an Staub zu sehen. Da die Ster­nen­po­pu­la­ti­on der Gala­xie so jung ist, „ver­schwin­det“ sie im mitt­le­ren Infrarotbereich.

Webbs Bild ist außer­dem voll von weit ent­fern­ten Gala­xien. Eini­ge haben spi­ral­för­mi­ge und ova­le For­men, wie jene, die sich durch die „Schwanz­fe­dern“ des Pin­gu­ins zie­hen, wäh­rend ande­re ver­streut als form­lo­se Punk­te erschei­nen. Dies ist ein Beweis für die Emp­find­lich­keit und Auf­lö­sung der Infra­rot­in­stru­men­te des Tele­skops (Ver­glei­chen Sie Webbs Ansicht hier mit dem Bild des Hub­ble-Welt­raum­te­le­skops der NASA/ESA aus dem Jahr 2013). Obwohl die­se Beob­ach­tun­gen nur ein paar Stun­den dau­er­ten, ent­hüll­te Webb deut­lich wei­ter ent­fern­te, röt­li­che­re und stau­bi­ge­re Gala­xien als vor­he­ri­ge Tele­sko­pe – ein Grund mehr, davon aus­zu­ge­hen, dass Webb unser Ver­ständ­nis von allem im Uni­ver­sum wei­ter aus­bau­en wird.

Arp 142 liegt 326 Mil­lio­nen Licht­jah­re von der Erde ent­fernt im Stern­bild Hydra.

Das zweite Jahr des Wissenschaftsbetriebs: ein Rückblick

In sei­nem zwei­ten Betriebs­jahr hat Webb sei­ne wis­sen­schaft­li­chen Zie­le mit neu­en Ent­de­ckun­gen über ande­re Wel­ten, den Lebens­zy­klus von Ster­nen, das frü­he Uni­ver­sum und Gala­xien im Lau­fe der Zeit erreicht. Die Astro­no­men haben gelernt, unter wel­chen Bedin­gun­gen sich Gesteins­pla­ne­ten bil­den kön­nen, sie haben eisi­ge Zuta­ten für Wel­ten ent­deckt, Tel­lur gefun­den, das bei Stern­ver­schmel­zun­gen ent­steht sowie die Super­no­va-Über­res­te SN 1987A und den Krebs­ne­bel untersucht.

Beim Blick in die fer­ne Ver­gan­gen­heit hat Webb die Rät­sel der Reio­ni­sie­rung des Uni­ver­sums und der Was­ser­stoff­emis­si­on aus Gala­xien­ver­schmel­zun­gen gelöst und die am wei­tes­ten ent­fern­te Ver­schmel­zung von Schwar­zen Löchern und Gala­xien gese­hen, die je beob­ach­tet wur­de. Die Beob­ach­tun­gen mit Webb haben auch die seit lan­gem bestehen­den Span­nun­gen zwi­schen den Mes­sun­gen der Hub­ble-Kon­stan­te bestä­tigt und ein ande­res Geheim­nis um die Expan­si­ons­ra­te des Uni­ver­sums vertieft.

Webb hat wei­ter­hin unglaub­li­che Bil­der des Kos­mos pro­du­ziert, von der detail­lier­ten Schön­heit des Ring­ne­bels über den Super­no­va-Über­rest Cas­sio­peia A bis hin zu einer Team­ar­beit mit dem Hub­ble-Welt­raum­te­le­skop der NASA/ESA und dem Euclid-Tele­skop der ESA, die den berühm­ten Pfer­de­kopf­ne­bel unter­such­te. Die Webb-Bil­der wur­den auch mit Beob­ach­tun­gen des Hub­ble-Tele­skops im sicht­ba­ren Licht kom­bi­niert, um eine der umfas­sends­ten Ansich­ten des Uni­ver­sums zu erstel­len, die es je gab: ein Bild des Gala­xien­hau­fens MACS 0416.

Hintergrundinformationen

Webb ist das größ­te und leis­tungs­stärks­te Tele­skop, das jemals in den Welt­raum gebracht wur­de. Im Rah­men einer inter­na­tio­na­len Koope­ra­ti­ons­ver­ein­ba­rung stell­te die ESA den Start­dienst des Tele­skops mit der Trä­ger­ra­ke­te Aria­ne 5 bereit. In Zusam­men­ar­beit mit Part­nern war die ESA für die Ent­wick­lung und Qua­li­fi­ka­ti­on der Aria­ne-5-Adap­tio­nen für die Webb-Mis­si­on und für die Beschaf­fung des Start­diens­tes durch Aria­nespace ver­ant­wort­lich. Die ESA stell­te außer­dem den Arbeits­spek­tro­gra­phen NIR­Spec und 50% des Mit­tel­in­fra­rot­in­stru­ments MIRI zur Ver­fü­gung, das von einem Kon­sor­ti­um natio­nal finan­zier­ter euro­päi­scher Insti­tu­te (dem MIRI Euro­pean Con­sor­ti­um) in Zusam­men­ar­beit mit JPL und der Uni­ver­si­ty of Ari­zo­na ent­wor­fen und gebaut wurde.

Webb ist eine inter­na­tio­na­le Part­ner­schaft zwi­schen NASA, ESA und der Cana­di­an Space Agen­cy (CSA).

Bild­nach­weis: NASA, ESA, CSA, STScI

Links

• Webbs Jubi­lä­ums­bil­der
• Ver­öf­fent­li­chung auf der ESA-Website
• Ver­öf­fent­li­chung auf der STScI-Website
• Ver­öf­fent­li­chung auf der NASA-Website

Link zur Pres­se­mit­tei­lung: ESA/Hubble/Webb weic2420