Research
Data
Publications
Dwarf Galaxy Research Group

Thorsten Lisker   –   ZAH
People
Teaching
Populär/Schulen




Kurzberichte

→ Der Metallgehalt von Zwerggalaxien deutet auf Umgebungseinflüsse hin (07.05.2018)

→ Ein Hauch von Galaxien (21.08.2017)

→ Zerstörte Galaxien oder große Sternhaufen? Neue Erkenntnisse zu kompakten Sternsystemen (23.05.2016)


Populärwissenschaftliche Artikel

Wodurch wird die Entwicklung von Zwerggalaxien bestimmt?
T. Lisker, S.M. Weinmann, & R. Preis, 2013, Sterne & Weltraum

Die Welt der Zwerggalaxien
T. Lisker, 2010, Sterne & Weltraum

Kleine Galaxien und ihre bewegte Vergangenheit
T. Lisker, 2008, Ruperto Carola (Forschungsmagazin der Universität Heidelberg)


Unterrichtsmaterial

Die Welt der Galaxien selbst erforschen — Wissenschaft in die Schulen
T. Lisker & R. Preis, 2013
Klassifizierung und Interpretation unterschiedlicher Galaxientypen und ihrer Verteilung. Empfohlen ab 7. Jahrgangsstufe, auch abhängig davon ob astronomische Vorkenntnisse vorhanden sind. Das Projekt wurde erfolgreich von einer Astronomie-AG der 6. Jahrgangsstufe durchgeführt, sowie von einer AG der 9. und 10. Jahrgangsstufe.



Der Metallgehalt von Zwerggalaxien deutet auf Umgebungseinflüsse hin

07.05.2018

Viele Galaxieneigenschaften werden von ihrer Masse bestimmt. Im Normalfall sind Galaxien mit höherer Masse größer, ihre Sterne liegen dichter beieinander und sie produzieren einen höheren Anteil chemischer Elemente, die schwerer als Helium sind. Diese Elemente werden üblicherweise unter dem Begriff "Metallizität" zusammengefasst. Der beobachtete Zusammenhang zwischen der Metallizität der Sterne und ihrer Gesamtmasse ist eine der grundlegenden Relationen von Galaxien. Die Relation erscheint im heutigen Universum allerdings eher breitgefächert. Zu gegebener Masse weist sie also eine relativ große Streuung in der Metallizität auf. Da sich der Grund für dieses Erscheinungsbild nur schwer aus Beobachtungen rekonstruieren lässt, greifen wir hier auf Simulationen zurück.

Mit Hilfe der kosmologischen Simulation Illustris konnte die Entwicklung von fast 500 Zwerggalaxien eines Galaxienhaufens direkt untersucht werden. Um die Vorgänge zu identifizieren, die für die heutige, breite Masse-Metallizitäts-Relation verantwortlich sind, suchten wir nach der Relation mit der kleinstmöglichen Streuung der Metallizität. Die schmälste Relation ergab sich, indem jede Galaxie zu einem individuellen Zeitpunkt betrachtet wurde: zu dem Punkt, an dem die Zahl ihrer Sterne nicht mehr weiter angewachsen ist. Von der Beobachterseite wäre solch eine Relation nicht zugänglich gewesen.

Doch was geschieht nach diesem Zeitpunkt? Beim Einfall in massereiche Galaxienhaufen wird den Galaxien ein Großteil ihres Gases entrissen, wodurch sie keine weiteren Sterne mehr bilden können. Die Gezeitenkräfte, denen die Galaxien innerhalb eines Galaxienhaufens ausgesetzt sind, entreißen außerdem Sterne und verringern damit ihre Gesamtmasse. Dieser Prozess spielt eine zentrale Rolle für die Form der Relation von Masse und Metallizität. Will man also die Entwicklung von Galaxien vom Urknall bis heute verstehen, sollte man definitiv auch die Umgebung und ihren Einfluss auf die Galaxien mit in Betracht ziehen.

 
Masse-Metallizitäts-Relation (MZR) von Illustris Zwerggalaxien, die sich zu Rotverschiebung z = 0 im selben Galaxienhaufen mit Masse 3,8·1014 Msun befinden. Die Galaxien sind nach frühem (z >= 0.76, vor 6.65 Gyr) oder spätem Einfall in eine Gruppe mit einer Masse von mindestens 1012 Msun eingefärbt. Links: MZR für alle Galaxien zu z = 0. Rechts: MZR mit Massen und Metallizitäten zu den individuellen Zeitpunkten, zu denen die Sterne ihre maximalen Gesamtmassen erreicht hatten. (Quelle: Christoph Engler, ZAH).
 

Originalpublikation:
C. Engler, T. Lisker, A. Pillepich: On the Scatter of the Present-day Stellar Metallicity–Mass Relation of Cluster Dwarf Galaxies.
2018, Research Notes of the American Astronomical Society, Vol. 2, Art. 6



Ein Hauch von Galaxien

21.08.2017
→ Pressemitteilung der Universität Heidelberg

Heidelberger Astronomen finden große, jedoch schwach leuchtende Galaxien dort, wo man sie nicht erwartet hätte: im Zentrum eines gigantischen Galaxienhaufens. Die Entdeckung dieser sogenannten ultra-diffusen Galaxien ist spektakulär und rätselhaft zugleich.

Unser Sonnensystem befindet sich in einer großen Spiralgalaxie, der Milchstraße, die viele Milliarden Sterne beherbergt. Mit bloßem Auge können wir daher rund 3.000 Sterne in einer klaren Nacht sehen. Würde sich die Erde jedoch stattdessen in einer ultra-diffusen Galaxie befinden, so wären lediglich einige Dutzend Sterne am Nachthimmel erkennbar! In dieser speziellen Klasse von Galaxien, deren Bezeichnung von ihrem extrem diffusen Aussehen stammt, sind offensichtlich viel weniger Sterne entstanden, oder die Sterne wurden den Galaxien vor langer Zeit entrissen.

Erst seit drei Jahren suchen Astronomen das Universum systematisch nach ultra-diffusen Galaxien ab. Sie wurden dabei vor allem in großen Galaxienhaufen fündig. "Wir haben uns gefragt, wie diese empfindlichen Galaxien überhaupt in einer so dicht gepackten Ansammlung hunderter großer und kleiner Galaxien überleben konnten.", erläutert Carolin Wittmann, Doktorandin am Astronomischen Rechen-Institut des Zentrums für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH). Sie analysierte langbelichtete Aufnahmen, die im Jahr 2012 mit dem 4,2-Meter Spiegel des William-Herschel-Teleskops auf der Kanareninsel La Palma gewonnen wurden. Frau Wittmanns nun veröffentliche Studie identifiziert knapp 90 solcher Galaxien im Zentralbereich des Perseus-Galaxienhaufens, welcher in circa 240 Millionen Lichtjahren Entfernung liegt (1 Lichtjahr = 9,5 Billionen Kilometer).

"Erstaunlicherweise scheinen die meisten Galaxien intakt zu sein – nur sehr wenige zeigen Anzeichen einer laufenden Zerstörung," betont Dr. Thorsten Lisker, der das Projekt initiiert hatte. Falls dies bedeutet, dass die ultra-diffusen Galaxien dem starken Gezeitenfeld des Perseus-Haufens widerstehen können, so würde dies für einen hohen Gehalt an Dunkler Materie sprechen. Zusammen mit internationalen Kollegen hoffen die Forscher nun auf ähnlich hochwertige Aufnahmen für die äußeren Bereiche des Perseus-Haufens. Dort sind die Kräfte, die auf Galaxien einwirken, deutlich schwächer, weshalb mehr vom ursprünglichem Aussehen der Galaxien erhalten sein sollte.

 

Abb. 1: Der zentrale Bereich des Perseus-Galaxienhaufens. Das Bild wurde aus einer Vielzahl langbelichteter Aufnahmen zusammengesetzt, die mit dem 4,2-Meter William-Herschel-Teleskop auf der Insel La Palma gewonnen wurden. Nur schwach erkennbar sind die ultra-diffusen Galaxien, wie die Vergrößerung zeigt. Das gesamte Bild hat am Himmel etwa den Durchmesser des Vollmonds (Quelle: Carolin Wittmann, ZAH).
 

Abb. 2: Galerie neu entdeckter ultra-diffuser Galaxien im Perseus-Galaxienhaufen. Diese Objekte sind so schwach, dass sie sich kaum vom Hintergrund abheben. Die diffusen weißen Punkte sind Vordergrundsterne der Milchstraße (Quelle: Carolin Wittmann, ZAH).
 

Originalpublikation:
C. Wittmann, T. Lisker, L. Ambachew Tilahun, E.K. Grebel, C. Conselice, et al.: A population of faint low surface brightness galaxies in the Perseus cluster core.
2017, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 470, 1512



Zerstörte Galaxien oder große Sternhaufen? Neue Erkenntnisse zu kompakten Sternsystemen

23.05.2016

Nicht nur die Milchstraße wird von hunderten Kugelsternhaufen umkreist. Auch die riesigen elliptischen Galaxien, die das Zentrum von Galaxienhaufen ausfüllen, besitzen ein System aus vielen Tausend solcher Sternhaufen. Dort fanden Astronomen im Jahr 1999 aber auch noch eine weitere Art von Objekten: Massereiche, sternhaufenartige Gebilde, die wie überdimensionale Kugelsternhaufen wirken. Sind dies bereits kleine, eigenständige Galaxien? Viele Wissenschaftler ließen sich zunächst von der Hypothese begeistern, dass es sich hierbei um die Überreste zerrissener Zwerggalaxien handeln könnte – bis dann vor wenigen Jahren nüchtern berechnet wurde, dass die meisten dieser Sternsysteme wahrscheinlich einfach die großen Vertreter der Kugelsternhaufenpopulation sind. Jedoch weiß man aus Beobachtungen und Computersimulationen, dass in den Zentren von Galaxienhaufen tatsächlich kleine Galaxien durch Gezeitenkräfte beeinflusst und gelegentlich auch zerstört werden. Es blieb also weiterhin die Frage offen, welchen Anteil die überlebenden Kerne solcher Galaxien zu den kompakten Sternsystemen beitragen.

In einer nun veröffentlichen Studie untersuchten Astronomen aus Heidelberg und Garching mehrere hundert kompakte Sternsysteme im Fornax-Galaxienhaufen (65 Millionen Lichtjahre entfernt) mit langbelichteten optischen Bilddaten von bisher unerreichter Tiefe, die am 2.2-Meter Teleskop der Max-Planck-Gesellschaft und der Europäischen Südsternwarte in Chile gewonnen wurden. Bei etwa zwei Dutzend Objekten fanden sie eine ausgedehnte und teilweise verzerrte äußere Sternverteilung (Abb. 1), die vermutlich auf die Gezeitenkräfte des Galaxienhaufens zurückzuführen sind. Überraschenderweise befinden sich jedoch gerade jene Objekte nicht im Zentralbereich – wo die Kräfte am stärksten wären – sondern gruppieren sich um diesen herum (Abb. 2). "Aufgrund der Lage und der Geschwindigkeiten der verzerrten Objekte glauben wir, dass sie nicht zu den zentralen Sternhaufen, sondern zur Galaxienpopulation gehören. Sie waren ursprünglich Zwerggalaxien, welche dem Galaxienhaufenzentrum auf ihrer Bahn zu nahe kamen und allmählich zerrissen wurden. Nur ihre Kerne blieben übrig, sowie ein wenig Restmaterial der Galaxie, das wir nun als Randbereich der kompakten Objekte sehen", erläutert Carolin Wittmann vom Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH), die die Analyse leitete. Die massereichen Kugelsternhaufen sind hingegen stark im Zentralbereich des Galaxienhaufens konzentriert und heben sich von der Galaxienpopulation ab. "Wenn diese Interpretation richtig ist, erwarten wir Unterschiede in der Kernstruktur sowie im Alters- und Metallgehalt zwischen den Kugelsternhaufen und den ehemaligen Galaxienkernen", betont Dr. Anna Pasquali vom ZAH, die das Beobachtungsprojekt initiiert hatte. Die Wissenschaftler hoffen auf baldige spektroskopische Messungen und hochauflösende Bilddaten des Hubble Space Telescope, um ein abschließendes Urteil über der Entstehungsgeschichte der kompakten Sternsysteme fällen zu können.

 

Abb. 1: Auswahl kompakter Objekte mit ausgedehnten und/oder verzerrten Strukturen. Jeweils rechts davon ist ein Referenzbild gezeigt, wie ein ungestörtes sternhaufenartiges Objekt an der gleichen Stelle der Bilddaten aussehen würde.
 

Abb. 2: Räumliche Verteilung der Objekte mit ausgedehnten Strukturen (rot), im Vergleich zu den Zwerggalaxien (blau) sowie den Kugelsternhaufen (grau; größere Symbole für die massereichsten).
 

Originalpublikation:
C. Wittmann, T. Lisker, A. Pasquali, M. Hilker & E.K. Grebel: Peculiar compact stellar systems in the Fornax cluster
2016, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 459, 4450




Privacy Policy (Datenschutzerklärung)