Galaxiencrash

Um was geht es

Die vierte Runde im Osterwettbewerb bei ATDS ist eingeläutet. Die Frage lautet: In ca. 3 Milliarden Jahren wird die Andromedagalaxie M31 mit unserer Milchstrasse kollidieren - Was wird mit den beiden Galaxien passieren? Was mit unserer Erde?.

...dann mal los...

Heute weiss ich noch nicht, was das Morgen bringen wird. Aber an einen Ausblick in ca. 3 Mrd. Jahren soll ich doch mal im Rahmen des Wettbewerb's denken.

Zur lokalen Gruppe (die Milchstrasse ist ja schließlich das Zentrum für uns) gehören die Galaxien, die sich grob in unserem Umkreis von ca. 5..10 Mio. Lichtjahren befinden. Diese sind nicht nur nah beieinander, sondern auch gravitativ gebunden. Gravitativ gebunden heißt, das diese gegenseitig die Schwerkraft der jeweils anderen Galaxie merken. Da es sich um Anziehungskräfte handelt, können diese auch so stark angezogen werden, das eine Kollision nicht auszuschließen ist.

Das bekannteste Objekt, welches zur lokalen Gruppe gehört, ist die Andromedagalaxie (=M31). Weitere Kandidaten sind die kleine und große Magellansche Wolke, sowie einige Zweggalaxien.

Nach Messungen und Beobachtungen ist sicher, das sich unsere Milchstrasse und die Andromedagalaxie aufeinander zubewegen. Eine Kollision wird dabei voraussichtlich nicht vermeidbar sein. Diese Kollision hat man mehrfach mit Computersimulationen mal versucht nachzustellen. Da es sich um Simulationen handelt, können die Ergebnisse bestimmt nich mit hoher Präzission bestimmt werden, somals einige Randbedingungen ja noch gar nicht richtig erforscht sind (siehe dunkle Materie), um diese als Grundlage der Simulation mit einfliessen lassen zu können.

Verschmelzen der Galaxien

Das Verschmelzen von zwei Galaxien, die sich aufeinander zubewegt, erfolgt in mehreren Phasen. Zunächst bewegen sich in der Annäherungsphase diese einfach aufeinander zu, ohne das die Gravitation stark genug wäre, schon Deformationen an der generellen Form vorzunehmen. Diese Gravitation ist in diesem Stadium nur stark genug, das sich diese Galaxien gegenseitig anziehen und aufeinander zurasen.

Je näher sich die Galaxien dann kommen, desto mehr ziehen die Gravitationskräfte an den einzelnen Beteiligten, so das es durchaus vor der eigentlichen Kollision schon zu Deformationen dr Gesamtstruktur kommt. Die Bereiche, die an der Front sind, werden dann in Richtig der jeweils anderen Galaxie gezogen, es bilden sich mehr oder weniger spitz zueinandergerichtete Vorboten. Weiterhin wird sich Gas, welches sich im freien Raum befindet, zu diesen Stellen hinbewegen. Bei diesen Kräften spricht man, wie bei Meer, auch von Gezeitenkräften.

Selten treffen jedoch bei dem Einschlag die Galaxien frontal aufeinander zu, eigentlich Streifen diese sich mehr oder weniger. Die grobe Ausrichtung der inneren Strukturen einer beteiligten Galaxie wird sich dann in Richtung der anderen Galaxie orientieren. Die Kerne selbst werden sich da nicht berühren, die Zentren fliegen aneinander vorbei.

In der nächsten Phase entscheidet sich dann, ob ein Verschmelzen oder ein auseinanderdriften der beiden Galaxien stattfinden wird. In dieser Selbstgravitationsphase haben sich die Massenverhältnisse deutlich zu den ursprünglichen Messenverhältnissen geändert. Die Vorhersagen zum Verschmelzen oder auseinanderdriften sind dann mehr als vage, da diese Vorgänge sehr dynamisch sind.

Grob kann man aber bei leichten (seitlichen) Berührungen beider Galaxien davon ausgehen, das es nicht zu einer Verschmelzung kommt. Deformationen sind mit Sicherheit zu erwarten als auch geänderte Bewegungsrichtungen. Bei frontalen Zusammenstößen, bei denen sich die Kerne nahe kommen, kann es dann auch zur Verschmelzung beider Galaxien zu einer einzigen kommen.

Nach einem Vorbeiflug der Kerne ziehen die Gezeitenkräfte sogenannte Gezeitenarme hinter sich her. Die darin enthaltenen Sterne werden dann mit der Zeit in das Nirwana verschwinden, da die Anziehung von beiden Seiten nicht ausreicht, diese Sterne wieder einzufangen.

Kommt es zur Verschmelzung, so tanzen die Galaxienkerne umeinander herum, bis es zum Zusammenschluss kommt. In dieser Verschmelzungsphase werden enorme Mengen Gas beider Galaxien so richtig in Bewegung und unter Druck gesetzt, das sehr viele Sterne in dieser Phase entstehen können (=Starburst).

In der Beruhigungsphase, die am längsten dauert, werden die Gleichgewichte und die Verteilungen der neu entstandenen Galaxie wieder normalisiert. Hier wird man dann die enorme Durchrüttelung noch kange erkennen können, bis auch darüber Gras gewachsen ist.

Das ganze Procedere dauert insgesamt schon eine Weile, man kann grob von 1 Mrd. Jahre ausgehen, wobei das zur Ruhe kommen dann noch wesentlich länger dauern kann.

Kommt M31 oder fliegen wir dahin?

...das weiss ich im Moment auch nicht so genau...

Die Annäherung erfolgt mit ca. 0,001 LJ/Jahr (2,2-2,5 Mio. LJ entfernt, 3 Mrd. Jahre bis zum kosmischen Treffen). Also 2,5 Mio. LJ / 3 Mrd. Jahre ~ 0,001 LJ/Jahr. Das sind dann so etwa 1 Mio. km/Stunde oder 300 km/sec..

Welche Form entsteht?

Kommt es zur Berührung beider Galaxien, so ziehen die gewaltigen Gravitationskräfte mächtig an dem Material in den Galaxien. Die Milchstraße, so wie wir diese kennen, wird ziemlich umgekrempelt. Die Sterne triften umher, was die Scheibe unserer Galaxie ziemlich verformt. Die Milchstrasse wird aller voraussicht nach nicht mehr ihre flache Form beibehalten. Viel mehr werden die Sterne dann auf eine große Fläche verteilt werden, was aus der Strasse dann ein riesiges Feld werden läßt.

Die notwendigen Gravitationskräfte sind wohl vorhanden, so das sich die Kerne beider Galaxien anfangen werden, zu umkreisen, bis das ganze Gebilde sich zu einer einzigen Galaxie zusammenschmelzen wird. Man geht davon aus, das sich beide Kerne zweimal sehr nahe kommen werden, bevor die Verschmelzung homogener wird. Bei diesen Vorgängen werden sich die Geschwindigkeiten der Komponenten durch Reibungs und Gravitation immer weiter verlangsamen was für die Verschmelzung förderlich ist. Unklar ist noch, ob sich auch die Kerne, also die beiden schwarzen Löcher, verschmelzen werden.

Da die entstehende Form schwer zu bestimmen sein wird, da unheimlich viele Faktoren dies beeinflussen und die Dynamik ihr übriges tut, kann nur gemutmaßt werden. Einige Quellen geben eine elliptische Galaxie oder eine Polarring Galaxie als Ziel an. Als Form haben Computersimuationen von Cox und Loeb ergeben, das die vereinte Galaxieein die Form eines Rugby Ball annehmen wird. Ich sags ja, nix genaueres weiss man nicht.

Stoßen Sterne zusammen?

Zu einem echten Zusammenstoss mit Pauken und Trompeten wird es in der ganzen Zeit nicht kommen. Zu dünn sind die Räume mit Sternen gefüllt, als das Kollisionen einzelner Sterne die Regel sind. Vereinzelt - zufällig - wird dies geschehen, aber selten. Vielmehr werden durch die 'nahen' Vorbeiflüge anderer Sterne die Sterne aus ihrer Bahn um das Zentrum ihrer Galaxie geschleudert werden. Ein ziemliches Durcheinander wird mit den einzelnen Bahnrichtungen der Sterne entstehen.

Die gewaltigen Gasmengen, die in beiden Galaxien vorhanden ist, werden viel häufiger zusammentreffen. Hierbei werden dann eine Menge Kugelsternhaufen entstehen.

Schicksal der Erde

Bis zum Zusammenstoss beider Galaxien läuft ja noch 'ne Menge Wasser den Rhein runter. Und die Sonne wird auch älter geworden sein bis dahin.

Die Sonne selbst als Herrschrin hier im Sonnensystem wird warscheinlich aus ihner Bahn geworfen und ein gutes Stück weiter vom Zentrum entfernt werden. Da diese ja auch schon älter wird, wird in diese Phase auch grob das Sterben der Sonne anfangen, so das das weitere Schicksal der ganzen, neuen Galaxie ihr den Buckel runter rutschen kann.

Die Erde selbst, der kleine Ball in den Weiten des Sonnensystems, sollte die um sie herum ablaufenden Dinge auch wenig stören. Ich gehe mal davon aus, das die Erde nach wie vor bei der Sonne bleiben wird, so wie die meisten anderen Planeten. Zu dicht sitzt unser Heimatplanet am Mutterstern, als das fremde Sterne die Erde so stark anziehen könnten, ohne dass die Sonne was dagegen hätte oder mitgezogen wird.

Wir sind ja nicht die einzigsten, denen es passieren wird

Solche wechselwirkende Galaxien gibt es häufiger im Weltall. Bekannt sind ja die irregulären Galaxien. An diesen können die einzelnen Phasen der Zusammenstöße als auch die darauffolgende Verschmelzung oder der Vorbeiflug beobachtet werden. Das ganze sind aber - aufgrund der langen Dauer solcher Prozesse - einfach nur Momentaufnahmen.

Und wie heißt das neue Gebilde?

Der dann entstandenen Galaxie wird man einen Namen geben müssen. Als Milchstraße oder Andromedagalaxie wird es wohl kaum in die Geschichtsbücher eingehen. Wie wäre es mit Androstrasse oder - wie Astronomen schon sagten - Milkomeda?

Stand: 27. März 2009