Die Natur beziehungsweise “natürliche Formen” assoziieren wir normalerweise immer mit Rundungen, geschwungenen Linien, Kurven, und so weiter. Irgendwie rund halt, Ecken, Kanten und gerade Linien scheinen uns “unnatürlich” (was natürlich Unsinn ist – wer ganz natürliche Ecken und Kanten sehen will, braucht nur ein wenig durch das Gebirge zu spazieren). In der Astronomie sind die Dinge aber doch meistens eher rund. Das liegt an den Eigenschaften von Kreis und Kugel. Wenn sich das Gas in einem Stern (oder das Material eines Planeten) unter seiner eigenen Gravitation selbst anordnet, dann wird dabei immer annähernd eine Kugel raus kommen. Denn nur dann sind die Gravitationskräfte gleichmäßig verteilt und keine Region hat die Überhand. Wenn man daher am Himmel etwas findet, dass nicht rund sondern deutlich rechteckig ist, dann wird es interessant.

Der Astronomer Alister Graham von der australischen Swinburne Universität dachte daher auch zuerst an einen Fehler, als er eine rechteckige Galaxie entdeckte. “Und dann konnte ich nicht mehr aufhören, zu grinsen”, beschreibt Graham seine Reaktion:

“It’s one of those things that just makes you smile because it shouldn’t exist, or rather you don’t expect it to exist.”

Graham hat das ganz richtig formuliert. Die Astronomen haben nichts entdeckt, was “nicht existieren darf” oder was die aktuellen Theorien nicht beschreiben können. Die Existenz einer rechteckigen Galaxie ist keine Krise für die Astronomie (nur bevor jemand auf solche Ideen kommt…). Aber man rechnet einfach nicht damit, sehr viele solcher Objekte zu entdecken. Und gerade die Ausnahmen von der Regel sind immer die interessantesten Dinge. So sieht die Galaxie – mit dem Namen LEDA 074886 – aus:

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Das sind natürlich nicht die echten Farben. Die Aufnahme wurde der besseren Sichtbarkeit wegen eingefärbt.

Ja, diese Galaxie sieht tatsächlich ein wenig seltsam aus. Normalerweise gibt es Galaxien in drei verschiedenen Typen. Da gibt es erstmal die elliptischen Galaxien. Sie sind im wesentlichen große Kugeln bzw. Ovaloide aus Sternen. Ästhetisch ansprechender sind die Spiralgalaxien, zu denen auch unsere Milchstraße gehört. Und dann gibt es noch die irregulären Galaxien, deren Form – wie der Name schon sagt – irregulär ist (dazu gehören zum Beispiel unsere Nachbarn, die beiden Magellanschen Wolken). Die Form einer Galaxie wird durch die Bahn ihrer Sterne definiert. Und die Bahn der Stern kann und wird sich ändern, wenn sich zwei Galaxien nahe kommen und über ihre Gravitation gegenseitig aufeinander einwirken. So entstehen die irregulären Galaxien meistens durch gravitative Störungen anderer Galaxien. Und elliptische Galaxien sind das Resultat der Verschmelzung zweier Spiralgalaxien. Aber ein Prozess, der eine rechteckige Galaxie entstehen lässt, ist nicht bekannt.

Natürlich gehen die Wissenschaftler auch nicht davon aus, dass hier tatsächlich ein gigantisches Rechteck aus Sternen im All sitzt. Mit ziemlicher Sicherheit handelt es sich hier um zwei scheibenförmige Spiralgalaxien, die gerade dabei sind, miteinander zu verschmelzen. Momentan liegen sie übereinander und bilden einen “Galaxienstapel”. Wir blicken von der Seite drauf und sehen daher ein Rechteck. Man kann das mit einem Stapel von CDs vergleichen. Die CDs selbst sind rund, stapelt man sie aber übereinander dann bekommt man einen Zylinder und betrachtet man ihn genau von der Seite, dann sieht er aus wie ein Rechteck.

Das hier zwei Galaxien verschmelzen, zeigen auch weitere Beobachtungen, die mit dem großen Teleskop der Keck-Sternwarte auf Hawaii gemacht worden sind. Auf ihnen erkennt man eine Scheibe von jungen Sternen im Zentrum der Galaxie:

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Man geht davon aus, dass bei der Interaktion der beiden Galaxien viele Sterne auf große, weit vom Zentrum weg führende Bahnen gelangt sind. Das interstellare Gas zwischen den Sternen ist dagegen in das Zentrum der verschmelzenden Galaxien gefallen, wo sich neue Sterne gebildet haben.

Um herauszufinden, was hier im Detail passiert ist, wird man noch weiter beobachten müssen. Mit Galaxien dieser Art hat man noch nicht viel Erfahrung. Dieses Bild zeigt, wie außergewöhnlich LEDA 074886 tatsächlich ist:

i-019731c65413623d9c8cc1bd903703ca-leda-thumb-500x336.png

Auf der x-Achse ist ein Parameter aufgetragen, der die Form der Galaxie angibt (“0” wäre exakt rund). Die y-Achse zeigt die Helligkeit an. Die schwarzen Punkte sind frühere Messungen an anderen Galaxien. Das rote Kreuz ist LEDA 074886. Graham und seine Kollegen sind die gesamte verfügbare Literatur durchgegangen und haben nur 8 andere Galaxien gefunden, die vergleichsweise rechteckig sind wie LEDA. Galaxien dieser Form sind also äußerst selten. Es lohnt sich also, sie genauer zu untersuchen!

Kommentare (27)

  1. #1 CM
    26. März 2012

    Sehr interessant, danke!

    Wie kann man eigentlich überprüfen, ob die Annahme Blickwinkels (wenn ich mal die CD-Stapel-Analogie übernehme) auf den Stapel korrekt ist, wenn man seine Position zum Stapel nicht wesentlich ändern kann?

  2. #2 Florian Freistetter
    26. März 2012

    @CM: “Wie kann man eigentlich überprüfen, ob die Annahme Blickwinkels (wenn ich mal die CD-Stapel-Analogie übernehme) auf den Stapel korrekt ist, wenn man seine Position zum Stapel nicht wesentlich ändern kann? “

    Zum Beispiel, in dem man die Bewegung der Sterne misst und daraus auf die Struktur der Galaxie schließt. Das ist aber knifflig, weil die Galaxie so klein, lichtschwach und vor allem weit weg ist (21 Megaparsec).

  3. #3 StefanL
    26. März 2012

    21 Mpc ? … soooo weit ist das doch gar nicht(?; Virgocluster?)… Abell 520 bsp wohl um 800 Mpc (?).

  4. #4 Alderamin
    26. März 2012

    Ich hatte beim Lesen zunächst spontan vermutet, das sei der irgendwie übrig gebliebene Balken einer Balken-Spiralgalaxie. Diese Balken sind ja ebenfalls einigermaßen eckig. Unsere Milchstraße soll ja auch so einen Balken haben.

    Wie solche Strukturen entstehen ist, glaube ich, auch noch nicht so richtig verstanden.

  5. #5 MonsieurMG
    26. März 2012

    Alles verschwurbelter Unsinn. Das ist natürlich die Galaxie, in der Minecraft spielt. Da gibt es keine Rundungen 😀

  6. #6 noch'n Flo
    26. März 2012

    @ MJ:

    Quatsch – da spielen ein paar mächtige Gottheiten gerade Galaxien-Tetris. :p

  7. #7 Made
    26. März 2012

    Welche Galaxie ist das denn bei ca. (0.09,-16)?

    Die müsste doch noch exotischer sein, oder nicht? Ist doch noch “unrunder”.

  8. #8 Thilo
    26. März 2012

    Wieviele Galaxien hat man eigentlich bisher gefunden?

  9. #9 Thierbach
    26. März 2012

    Eigentlich schade, dass LEDA nicht schwanenförmig ist…

  10. #10 Florian Freistetter
    26. März 2012

    @Alderamin: Im Paper weisen die Autoren auch darauf hin, dass es möglich ist, dass von einer Galaxie bei einer Interaktion nur der Balken übrig bleibt. Ist aber hier wohl nicht der Fall.

    @Thilo: “Wieviele Galaxien hat man eigentlich bisher gefunden?”

    Das ist wohl genauso unmöglich zu beantworten, wie die Frage nach den Sternen die man gefunden hat. Die Kataloge der Astronomen sind voll mit Galaxien. Du brauchst nur ein Stück Himmel lang genug belichten und hast sofort ein paar zehntausend auf einem Bild…
    Ich denke, hier hat noch niemand nachgezählt 😉

  11. #11 nihil jie
    26. März 2012

    wenn mir jemand das erste Bild vorgelegt hätte ohne es mir zu sagen was es darstellt hätte ich als erstes auf etwas aus der Biologie getippt… eine Celle oder Bakterie in einer Infrarot-Aufnahme oder ähnliches 🙂

  12. #12 Alderamin
    26. März 2012

    @Thilo

    Es kursiert immer diese grob veranschlagte Zahl von 100 Milliarden Galaxien im beobachtbaren Universum (mal jeweils 100 Milliarden Sternen, oder Sonnenmassen?, als Durchschnittswert). Ist nur eine grobe Hausnummer.

    Wie Florian sagt, gezählt hat die alle noch keiner, aber es gibt immer mal wieder Durchmusterungen wie den =>Sloan Digital Sky Survey, wo man die großräumige Verteilung von Galaxien (bis zu einer gewissen Entfernung/Rotverschiebung) ermittelt. Dabei muss man für sehr viele Galaxien die Rotverschiebung messen, und da wird wohl auch gezählt. Aber nur in begrenzten Himmelssektoren. Einen großen Teil des Himmels verdeckt ohnehin unsere eigene Milchstraße.

  13. #13 Kretzer
    26. März 2012

    @Alderamin und @Florian:

    Und wie viele Galaxien gibt es im gesamten Universum? Also auch jenseits der 13,7 Mrd. LJ, die wir sehen können? Wie groß ist das gesamte Universum überhaupt?

  14. #14 Alderamin
    26. März 2012

    @Kretzer

    Das weiß niemand wirklich. Das Weltall ist im Rahmen der Messgenauigkeit flach, und wenn es exakt flach wäre, dann wäre es eigentlich unendlich groß. Aber vielleicht ist es nicht exakt flach, und es gibt eine kleine Abweichung. Es kursieren da die unterschiedlichsten Schätzungen für die untere Schranke, von 250x bis zum 10^27-fachen des beobachtbaren Universums.

    Theoretisch wäre es auch möglich, dass es in Wahrheit kleiner ist als das beobachtbare Universum und wir in der Ferne irgendwo Spiegelbilder von Galaxien sehen, die wir auf der gegenüberliegenden Seite des Himmels sehen können, Brian Greene hat das glaube ich in einem seiner Bücher beschrieben, aber man hat da noch keine Korrelationen gefunden, ist wohl eher ein Gedankenspiel.

    Die ehrliche Antwort ist: Keiner weiß es.

  15. #15 Varis
    26. März 2012

    Das ist ja mal verdammt cool 😀
    Wobei die Minecraft-Theorie auch nicht schlecht ist XD

  16. #16 I.C. Wiener
    26. März 2012

    @ Alderamin:
    Wow, sowenig Text, und ich hab noch weniger verstanden 😀
    http://de.wikipedia.org/wiki/Universum#Zusammenhang_zwischen_Massendichte.2C_lokaler_Geometrie_und_Form
    Nach dem Artikel sind die Fragezeichen nur noch mehr geworden…
    Sieht aber Interessant aus, danke also fürs erwähnen, werds mir mal durchlesen 😉

    Ich verstehe das mit der Abweichung (im stark vereinfachten Beispiel) jetzt so:
    Wir stehen auf einer gigantischen Kugel wie der Erde und sollen entscheiden ob diese eine Kugel oder eine Scheibe ist.

  17. #17 sebix
    26. März 2012

    > In der Astronomie sind die Dinge aber doch meistens eher rund. Das liegt an den Eigenschaften von Kreis und Kugel.
    Und das liegt an den drei Raumdimensionen?

  18. #18 Florian Freistetter
    26. März 2012

    @sebix: “Und das liegt an den drei Raumdimensionen?”

    Nicht direkt. Die Sphäre ist das Objekt, bei dem alle Punkt gleichweit vom Mittelpunkt entfernt sind. Das ist die energetisch günstigste Position. Das hat nicht unbedingt was mit den Dimensionen zu tun.

  19. #19 sebix
    26. März 2012

    Ja, das ist ja mehr oder weniger klar. Meine Frage hätte eher lauten sollen: Gibt es in anderen möglichen Räumen andere Positionen, die günstiger sind? (Ausgenommen von der Krümmung, die macht ja alles wieder komplizierter)

  20. #20 Alderamin
    26. März 2012

    I.C. Wiener·
    26.03.12 · 19:12 Uhr

    @ Alderamin:
    Wow, sowenig Text, und ich hab noch weniger verstanden 😀

    Ich kann das hier auch nicht im Detail ausführen, schau’ auch mal in Wikipedia unter kosmischer Inflation und Flachheitsproblem nach. Oder ließ Brian Greenes Buch “Der Stoff aus dem der Kosmos ist”, wurde auch von Florian schon ausführlich hier rezensiert. Sein neues Buch “Die verborgene Wirklichkeit: Paralleluniversen und die Gesetze des Kosmos” ist jetzt auch auf Deutsch erschienen.

    Ich verstehe das mit der Abweichung (im stark vereinfachten Beispiel) jetzt so:
    Wir stehen auf einer gigantischen Kugel wie der Erde und sollen entscheiden ob diese eine Kugel oder eine Scheibe ist.

    Genau so ist es. Dazu kommt, wenn das Weltall nicht flach ist, d.h. nicht genau die kritische Dichte (die zu 1 gesetzt wird) hat, dann kollabiert es entweder und die Dichte wird recht schnell größer als 1, oder es expandiert und die Dichte schrumpft sehr schnell auf Werte kleiner als 1. Das ist wie bei einem Bleistift, der auf der Spitze steht, sehr labil. Wenn nun aber das Universum nach 13,75 Milliarden Jahren immer noch flach erscheint, immer noch eine Dichte hat, die wir messtechnisch nicht von 1 unterscheiden können (der aktuelle Messwert ist 1,0023 +0,0056 / -0,0054), dann muss die Dichte von Anfang an sehr exakt 1 gewesen sein. Und das deutet darauf hin, dass es sich während der kosmischen Inflation unglaublich aufgebläht hat und erheblich viel größer ist, als der Bereich, den wir als beobachtbares Universum überblicken.

  21. #21 Rarehero
    27. März 2012

    Ist wohl eine Borg-Galaxie *hust*

  22. #22 Christian Berger
    27. März 2012

    Interessant wäre zu wissen wie das denn Leute in Zivilisationen in dieser Galaxie sehen. Die würden ja zunächst feststellen, dass es Spiral- und elliptische Galaxien gibt, dann vielleicht feststellen, dass ihre eigene Galaxie ganz anders aussieht, um dann vielleicht später noch fest zu stellen, dass es noch ganz wenige andere ähnliche Galaxien gibt.

    Die würden sich dann gleich als was ganz besonderes fühlen. 🙂

  23. #23 Florian Freistetter
    27. März 2012

    @Christian Berger: Es ist gar nicht so einfach, von INNEN die Form einer Galaxie zu erkennen. Wie die Milchstraße genau aussieht wissen wir auch noch nicht. Das es eine Balkenspirale ist und keine normale Spirale haben wir erst vor ein paar Jahren rausgefunden…

  24. #24 I.C. Wiener
    27. März 2012

    @ Alderamin:
    Trotzdem danke für die Erklärung, mal sehen ob ich Zeit finde mir das Buch durchzulesen…

  25. #25 Christian Berger
    27. März 2012

    Wie findet man eigentlich heraus welche Form seine eigene Galaxie hat? Vermisst man da jeden einzelnen Stern?

  26. #26 Florian Freistetter
    27. März 2012

    @Christian Berger: “Wie findet man eigentlich heraus welche Form seine eigene Galaxie hat? Vermisst man da jeden einzelnen Stern? “

    So in etwa 😉 Jeder einzelne Stern geht natürlich nicht. Aber man vermisst so viele wie möglich und bestimmt daraus dann mögliche Modelle für die Form.

  27. #27 Jörn E.
    30. März 2012

    @ I.C. Wiener:
    Das Zustandekommen der Topologie ist mit einem Gedankenexperiment recht anschaulich begreiflich zu machen:

    Stell Dir zwei Planeten in einem ansonsten leeren Raum vor, die sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit voneinander entfernen. Die Anziehungskräfte beider Planeten bremsen nun diese Bewegung. Ist die Geschwindigkeit klein genug, kann die Gravitation die Bewegung stoppen und sogar umkehren – die Planeten bewegen sich wieder aufeinander zu. Der größtmögliche Abstand der Planeten definiert dabei das (max.) Volumen dieses – kleinen – Universums. Es ist geschlossen, weil es ein im 3-dimensionalen Raum endliches (kugelförmiges) Volumen hat.

    Im Grenzfall hebt die Gravitation die Bewegung zum Zeitpunkt “unendlich” genau auf, d.h. wird genau Null. Wenn man das ganze mathematisch darstellt, erhält man als geometrische Entsprechung dafür eine 2-dimensionale Ebene, deshalb sagt man das Universum sei flach.

    Dann gibt es noch das offene Universum. In diesem sind die beiden Planeten so schnell, daß die Gravitation es nicht schafft, die Geschwindigkeit so weit zu reduzieren, daß die Planeten je wieder aufeinander zufliegen: Die werden sich bis in alle Ewigkeit voneinander entfernen, d.h. die Geschwindigkeit wird immer größer als Null sein. Das max. mögliche Volumen eines solchen Universums ist unendlich groß. Mathematisch sagt man, die Geometrie ist hyperbolisch, weil … uff, das ohne Mathematische Begriffe in Wort zu fassen würde Bücher füllen. 😀
    Wenn Du in Mathe einigermaßen fit bist: Der Abstand der Funktion zur Asymptote entspricht der (immer geringer, aber nie Null) werdenden Geschwindigkeit.

    Gruß
    Jörn