Spiralgalaxien könnten linsenförmig gewesen sein, bevor sie zu sternbesetzten Wirbeln wurden.

Die Milchstraße hätte früher vielleicht eher wie eine Hülsenfrucht als wie ein Sternenstrudel ausgesehen.

Es wird allgemein angenommen, dass sich Spiralgalaxien wie die Milchstraße im Laufe ihrer unvorstellbar langen Lebensdauer in linsenförmige „linsenförmige“ Galaxien und dann in elliptische Klumpen verwandeln (SN: 23.04.18). Aber eine Analyse nahegelegener Galaxien legt nahe, dass unsere Galaxie und andere wie sie einst linsenförmig waren, berichtet der Astronom Alister Graham in den July Monthly Notices der Royal Astronomical Society. Wenn es richtig wäre, würde Grahams vorgeschlagene Aktualisierung der evolutionären Abfolge der Galaxien die Geschichte der Milchstraße neu schreiben.

„Lentikulare waren schon immer eine Art verlassenes Stiefkind der [Galaxien-]Morphologie“, sagt der Astronom Christopher Conselice von der Universität Manchester in England, der nicht an der Studie beteiligt war. Aber dieser Artikel rückt sie in den Fokus, sagt er, da sie einen wichtigen Aspekt der Veränderung von Galaxien darstellen.

Lentikulare haben ihren Namen von der Art und Weise, wie sich ihr gesamter Sternenkranz, wenn man ihn von der Kante betrachtet, in der Mitte ausbaucht und zu den Seiten hin dünner wird, ähnlich wie bei einer Linse. Diese Galaxien weisen eine verwirrende Mischung von Eigenschaften auf, die ihren vermuteten Platz in der Mitte der Galaxienentwicklungssequenzen eher verdächtig erscheinen lässt.

„Wir wissen seit einiger Zeit, dass das mit ziemlicher Sicherheit nicht richtig ist“, sagt Conselice. Besonders rätselhaft ist, dass Lentikulare trotz ihrer spiralförmigen Scheiben nicht viel Gas enthalten, was sie daran hindert, neue Sterne zu produzieren. Spiralgalaxien enthalten tatsächlich viel Sternentstehungsgas, und Wissenschaftler sind sich nicht sicher, warum Lentikulargalaxien dies nicht tun.

Graham von der Swinburne University of Technology in Hawthorn, Australien, fand neue Hinweise auf dieses Geheimnis der Galaxienentwicklung, indem er Schwarze Löcher untersuchte.

Die meisten Galaxien beherbergen in ihrem Zentrum ein supermassereiches Schwarzes Loch, und wenn Galaxien verschmelzen, verschmelzen auch diese Schwarzen Löcher. Damit ist die Masse des Schwarzen Lochs einer Galaxie eine Art Aufzeichnung seiner vergangenen Kollisionen. Wenn eine Galaxie dadurch groß würde, dass sie ihre Nachbarn verschlingt, anstatt das umgebende Gas aufzusaugen, müsste ihr Schwarzes Loch im Vergleich zu dem Schwarm von Sternen, der sie umgibt, riesig sein.

Anhand von Bildern der Weltraumteleskope Hubble und Spitzer verglich Graham die Massen von Schwarzen Löchern und Sternen von etwa 100 nahegelegenen Galaxien. Bei Galaxien gleicher Form erkannte er, dass die Masse des Schwarzen Lochs und die Masse der Sterne tendenziell auf vorhersehbare Weise miteinander verbunden sind – mit Ausnahme der linsenförmigen Galaxien.

Als Graham sich die Lentikulare genauer ansah, wurde ihm klar, dass es sich tatsächlich um zwei unterschiedliche Gruppen handelte, die in einen Topf geworfen wurden: solche mit viel interstellarem Staub und solche ohne viel interstellaren Staub. Diese Unterteilung, über die er zuvor in den Mai-Monatsmitteilungen der Royal Astronomical Society berichtete, könnte ein oberflächlicher ästhetischer Unterschied gewesen sein. Aber die Massen der Schwarzen Löcher in den Galaxien lassen etwas anderes vermuten.

Staubarme und staubreiche Lentikulargalaxien haben völlig unterschiedliche Beziehungen zwischen den Massen ihrer Schwarzen Löcher und Sternmassen, was auf unterschiedliche Geschichten schließen lässt und das scheinbar verstreute Verhalten von Lentikulargalaxien erklärt. Die staubigen Galaxien haben tendenziell ein schwereres supermassereiches Schwarzes Loch als diejenigen, die sowohl in Spiralen als auch in staubarmen Lentikularen zu finden sind. Staubarme Lentikulare sind in der Regel sowohl hinsichtlich der Masse des Schwarzen Lochs als auch der Sternmasse eher klein.

Dies führte Graham zu dem Schluss, dass Spiralgalaxien evolutionär gesehen tatsächlich zwischen den beiden Arten von Lentikularen liegen. Seine neue Analyse legt nahe, dass staubarme Lentikulare zu Spiralen werden, nachdem sie kleine „Satellitengalaxien“ und andere kleinere Verschmelzungen eingefangen haben – wodurch ihre Schwarzlochmassen ansteigen – und Gas in der Nähe aufschöpfen.

Wenn Spiralen mit anderen substanziellen Galaxien kollidieren, schlägt er vor, werden sie zu staubreichen Lentikularen – und tatsächlich, fügt er hinzu, sei jedes staubreiche Lentikular in seinem Datensatz zuvor als Überbleibsel einer Spiralgalaxienverschmelzung erkannt worden. Kollisionen zwischen diesen staubreichen Lentikularen reichen dann aus, um schließlich die Sternscheiben der Galaxien zu erodieren und ihren Staub zu zerstören, wodurch klecksige elliptische Galaxien entstehen.

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Schwarze Löcher seien ein guter Indikator für die Galaxienentwicklung, sagt Conselice, aber die neue Sequenz könnte umstritten sein. Ein Problem sei, sagt er, dass linsenförmige Galaxien im nahen Universum normalerweise so leicht seien, dass sie zehn- oder sogar hunderte Male verschmelzen müssten – weit mehr als der erwartete Durchschnitt von etwa drei über 10 Milliarden Jahre –, um eine große Spirale zu bilden Galaxis.

Aber im frühen Universum könnten die Dinge anders gewesen sein, fügt er hinzu. Vor langer Zeit hätte es massivere Lentikulare geben können. Das herauszufinden, könnte mit dem James-Webb-Weltraumteleskop möglich sein, das unglaublich schwaches Infrarotlicht sehen kann und es Wissenschaftlern so ermöglicht, weiter weg – und weiter in die Zeit zurückzublicken – als je zuvor (SN: 16.12.22).

„Wenn man in das weiter entfernte Universum schauen könnte, könnte man möglicherweise einige dieser Galaxien sehen, wenn sie sich zum ersten Mal bilden oder sich weiterentwickeln“, sagt Conselice.