Superlativ im All: Gigantische Galaxie entdeckt

Astronomen haben ein Galaxienmonster entdeckt. Die Sterneninsel Alcyoneus ist die gigantischste jemals entdeckte Galaxie im gesamten Kosmos. 

16,3 Millionen Lichtjahre: Das ist die Ausdehnung der kürzlich entdeckten Riesengalaxie Alcyoneus. Diese neue Sterneninsel ist viel größer als unsere Milchstraße. Diese besitzt nämlich nur eine Ausdehnung von maximal 200.000 Lichtjahren. Die Ausdehnung von Alcyoneus ist damit also knapp 81 mal größer als die unserer Heimatgalaxis. 

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Diese unvorstellbaren Ausmaße sind aber nicht die einzige Kuriosität, die Alcyoneus aufweist. Es handelt sich um eine Radiogalaxie. Der Grundaufbau von Radiogalaxien ist ähnlich wie der Aufbau „normaler“ Galaxien – wir haben eine große Ansammlung von Sternensystemen und im Zentrum befindet sich ein supermassives Schwarzes Loch. So ist auch unsere Milchstraße aufgebaut. Bei Radiogalaxien kommt es aber zu heftigen Energieausbrüchen aus dem Zentrum der Galaxie, die besonders gut im Radiobereich beobachtbar sind. Die Energieausbrüche entstehen durch Prozesse in der Nähe des supermassiven Schwarzen Lochs. Hier kann um das Schwarze Loch herum, in der sogenannten Akkretionsscheibe, so viel Energie entstehen, dass es zu heftigen Ausbrüchen kommt, so genannte Jets. 

Schwarzes Loch mit einem Jet

Es kann geschehen, dass Jets eine derart hohe Ausdehnung erreichen, dass sie aus der Galaxie herausragen und mit dem intergalaktischen Medium reagieren. Intergalaktisches Medium ist im Prinzip all das Zeug, was nicht in Galaxien ist, sondern außerhalb herum schwebt, vor allem Wasserstoff. Es ist zwar nicht viel, aber die geringe Menge an Wasserstoff außerhalb der Galaxien genügt, um eine Reaktion mit den ausgestoßenen Jets zu erzeugen. Und dadurch entstehen diese für Radiogalaxien typische Strukturen.

Ok, so weit, so einfach. Jetzt wird es aber etwas knifflig: Den Ausstoß von Energiestrahlung aus dem supermassiven Schwarzen Loch im Zentrum gibt es eigentlich bei fast jeder Galaxie. Und auch fast jede Galaxie bildet zumindest zaghafte Radioenergiestrahlung aus, sogar unsere Milchstraße. Die ungeklärte Frage ist jetzt: Warum nehmen diese Radioausbrüche bei einigen Galaxien wie bei Hercules A oder bei Alcyoneus so derart riesige Ausmaße an? Was unterscheidet diese Riesenradiogalaxien von normalen Galaxien? 

Radiogalaxie Hercules A

Dieses Geheimnis könnten wir durch die Entdeckung des galaktischen Giganten Alcyoneus klären. Der Astronom Martijn Oei vom Observatorium Leiden in den Niederlanden sagt: “Wenn es bestimmte großräumige Umgebungen gibt, die das Wachstum von Riesenradiogalaxien begünstigen, dann werden sich die größten Riesenradiogalaxien wahrscheinlich in diesen Umgebungen befinden.” 

Was verrät uns Alcyoneus über die Geheimnisse der Riesenradiogalaxien? 

Das Zentrum der Galaxie, aus dem die Radioausbrüche herausquellen, nennt man bei Radiogalaxien Wirtsgalaxie. Und die Wirtsgalaxie von Alcyoneus scheint relativ normal zu sein. Es handelt sich um eine ganz normale elliptische Galaxie, die etwa 240 Milliarden Mal so schwer ist wie die Sonne. Die Wirtsgalaxie von Alcyoneus ist also ein galaktisches Leichtgewicht. Die Forscher aus den Niederlanden schreiben dazu: “Abgesehen von der Geometrie sind Alcyoneus und seine Wirtsgalaxie verdächtig gewöhnlich: Die gesamte niederfrequente Leuchtdichte, die stellare Masse und die Masse des supermassiven Schwarzen Lochs sind alle niedriger als bei den mittleren Radiogalaxien, obwohl sie ähnlich sind”

Wie aber lassen sich die Radioausbrüche nun erklären? Im Zentrum von Alcyoneus befindet sich ein supermassereiches Schwarzes Loch, das etwa 400 Millionen Mal so schwer ist wie die Sonne. Und hier wird es interessant: Das ist im Vergleich zu anderen Radiogalaxien nicht besonders schwer, wie die Forscher festgestellt haben. Aber es ist viel schwerer als Sagittarius A*, das zentrale Schwarze Loch unserer Galaxis. Sagittarius A* wiegt nur knapp 4,3 Millionen mal so viel wie die Sonne. Wir haben mit Alcyoneus also eine Galaxie, die viel leichter ist als die Milchstraße und daher vermutlich insgesamt weniger Sterne beinhaltet, aber ein Schwarzes Loch besitzt, dass gemessen an dem Gewicht der Galaxie extremst gewaltig ist. 

Meine Idee ist: Diese Kombination aus leichter Galaxie und schwerem Schwarzen Loch ist die perfekte Voraussetzung für die heftigen Radio-Bommel, da die gewaltigen Energieausbrüche sehr schnell das Ende der kleinen Wirtsgalaxie und damit das intergalaktische Medium erreichen. In einer normal großen Galaxie mit einem nicht so schweren Schwarzen Loch entstehen hingegen viel weniger heftige Radioausbrüche, die sich auch schon abgeschwächt haben, wenn sie das intergalaktische Medium erreichen. Der Schlüssel zum Radiogigantismus von Alcyoneus könnte also die Kleinheit der Wirtsgalaxie gepaart mit dem überdurchschnittlichen Gewicht des zentralen Schwarzen Lochs sein. 

Das kosmische Netz und die Filamente

Eine andere Ursache oder vielleicht auch eine Mitursache könnte laut den Forschern die Position von Alcyoneus im kosmischen Netz sein. Stellt euch mal vor, Ihr wärt ein unfassbar großer Riese, der den gesamten Kosmos von außen sehen könnte. Dann würdet Ihr das hier sehen: Das kosmische Netz.

Das kosmische Netz

Jedenfalls sehen wir, dass der Kosmos durchzogen ist von helleren Linien, das sind die sogenannten Filamente und in denen ordnen sich die allermeisten Galaxien an. Auf irgendeinem dieser Filamanete sitzen gerade wir in unserer Galaxis – und zwischen den Filamenten befinden sich riesige Leerräume, sogenannte Voids. Da ist nicht besonders viel, einfach große gähnende Leere. Je nachdem, wo sich eine Galaxie befindet, also mitten in einer dichten Umgebung mit vielen Galaxien zentral im Filament oder vielleicht an der Schnittstelle zwischen Filamenten und Voids unterscheidet sich die Zusammensetzung des intergalaktischen Mediums. Es besitzt je nachdem eine höhere oder niedrigere Wasserstoffdichte. Und die Idee ist, dass Alcyoneus sich an einer Position des kosmischen Netz befindet, in der das intergalaktische Medium weniger dicht ist, so dass einer Expansion der Radioausbrüche weniger Widerstand gegenüber steht. Ich schätze, dass es eine Mischung aus all diesen Faktoren ist, die es Alcyoneus erlaubt haben, derart gigantische Ausmaße anzunehmen: Anzahl der Sterne, Gewicht des Schwarzen Loches und Position im kosmischen Netz. 

Die Galaxie IC 1101 im Vergleich

Einen Punkt müssen wir noch klären. IC 1101 ist doch eigentlich die größten Galaxie. Bei Galaxien kommt es immer darauf an, auf welche Größe man Bezug nimmt. Ausdehnung, Anzahl der Sterne oder Gewicht der Galaxie. Die Begriffe werden leider oft durcheinander geworfen. IC 1101 ist tatsächlich sehr groß, was all diese Werte angeht. Mit einer Ausdehnung von knapp zwei Millionen Lichtjahren ist IC 1101 gigantisch und besitzt eins der schwersten Schwarzen Löcher im bekannten Kosmos überhaupt. Und bei der Anzahl der Sternsysteme könnte IC 1101 mit unglaublichen 100 Billion tatsächlich auf Platz 1 liegen. Aber was die räumliche Ausdehnung an sich angeht, ist Alcyoneus mit seinen gigantischen Radiowülsten, die sich ja über 16 Millionen Lichtjahre erstrecken, unangefochten auf Platz 1. 

Die Größe der neuen Galaxie

Ihr wollt mehr über diese faszinierende Galaxie erfahren? Dann schaut mal in dieses Video rein:

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Kosmische Barriere vorm Schwarzen Loch

Wissenschaftler haben eine gigantische Barriere zwischen uns und dem Zentrum der Milchstraße entdeckt – was diese Absperrung ist und warum sie Leben retten kann, erfahrt ihr in diesem Beitrag. 

Eine kosmische Barriere im galaktischen Zentrum hat sich aufgetan und Ähnlichkeiten zur Handlung von “Star Trek Fünf : Am Rande des Universums” sind rein zufällig. Aber bevor wir uns dieser galaktischen Absperrung widmen und prüfen, was das eigentlich sein soll, schauen wir uns die örtlichen Begebenheiten in unserer Galaxis an.

Weit draußen in unserer Galaxis

Wir sind in unserer eigenen Galaxis, der Milchstraße, eine wortwörtliche Randerscheinung. Unser Sonnensystem ist siebenundzwanzigtausend Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernt und liegt in einem der äußeren Spiralarme der Galaxis. Im Mittelpunkt des galaktischen Zentrums befindet sich ein supermassives Schwarzes Loch mit dem schönen Namen Sagittarius A*. Und nein, es handelt sich dabei nicht um ein Gendersternchen. Dieses Schwergewicht bringt mehr als vier Millionen Sonnenmassen auf die Waage und hält durch seine Schwerkraft unsere Galaxis in ihrer Form. Auch wir werden von der Gravitation von Sagittarius A* erfasst. Gerade in diesem Moment rotiert unser Sonnensystem mit einer Geschwindigkeit von zweihundertvierzig Kilometern pro Sekunde um das Schwarze Loch.  

Helle Bereiche in Richtung Zentrum

Der Rest des galaktischen Zentrums weist eine sehr hohe Sternendichte auf, viel höher als in den Außenbereichen der Milchstraße. Deswegen sieht das Zentrum unserer Galaxis auf Darstellungen auch immer besonders hell aus. Solche Darstellungen sind aber natürlich nicht echt, denn dafür müsste jemand aus der Galaxis rausgeflogen sein, um ein Foto zu schießen. Diese Distanz ist aber weder für Menschen noch für Roboter derzeit in einer realistischen Zeit zu schaffen. 

Der Blick ins galaktische Zentrum vom Sonnensystem aus

Wir sitzen in unserem Spiralarm der Milchstraße und versuchen zu verstehen, wie die Galaxis genau aufgebaut ist. Und das ist gar nicht so einfach – stellt euch mal vor, ihr würdet versuchen den Aufbau eures Hauses herauszufinden, könnt aber die Ecke des Wohnzimmers nicht verlassen. Die Erforschung der Milchstraße ist also ein ziemlich kompliziertes Unterfangen. 

Nur wenig kosmische Strahlung aus dem Zentrum 

Umso erstaunter waren die Astronomen, als sie gemessen haben, dass aus dem Zentrum der Milchstraße unerwartet wenig kosmische Strahlung zu uns dringt. Kosmische Strahlung ist eine hochenergetische Teilchenstrahlung, die unter anderem von Sternen und Supernovae produziert wird. Da im Zentrum der Milchstraße die Sternendichte sehr hoch ist, würde man erwarten, dass von dort sehr viel kosmische Strahlung zu uns dringt – aber das Gegenteil ist der Fall. Es muss also irgendwas zwischen uns und dem galaktischen Zentrum geben, das die Strahlung abschirmt. 

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Herausgefunden haben das Wissenschaftler der chinesischen Akademie der Wissenschaften. Der beteiligte Forscher Xiaoyuan Huang sagt dazu: “Wenn es keine Barriere gibt, sollte die Komponente des kosmischen Strahlungsmeeres auch in der zentralen Region vorhanden sein. Die Daten zeigen jedoch, dass genau das Gegenteil der Fall ist und eine Barriere vorhanden sein muss.”

Fermi-Teleskop zeigt Barriere

Aber wie haben die Forscher das überhaupt gemessen? Sie nutzten Daten des Fermi Gamma-ray Space Telescope, ein Weltraumteleskop, das den Himmel im Gammabereich durchmustert. Gammastrahlung ist eine besonders durchdringende elektromagnetische Strahlung und die Beobachtung des Universums im Gammabereich ermöglicht es uns daher, besonders energetische Ereignisse wie Explosionen und Kollisionen von Sternen zu untersuchen. 

Die chinesischen Forscher haben die Daten des Fermi Teleskops der letzten 13 Jahre analysiert und haben auch eine Theorie, worum es sich bei der mysteriösen kosmischen Barriere handeln könnte. Die Antwort: Dort liegt der Planet Sha-Ka-Ree, auf dem Gott wohnt. Ok, genug Star Trek Anspielungen für heute. Die wahre Ursache könnte das supermassive Schwarze Loch Sagittarius A* sein. Die Forscher glauben, dass Sagittarius A* ein massives Magnetfeld um sich herum ausgebildet hat, das mit der kosmischen Strahlung wechselwirkt und diese wegdrückt. Diese Magnet-Barriere hat wohl eine Ausdehnung von sechshundertzwanzig Lichtjahren um das Schwarze Loch herum. 

Vergleich mit der Heliosphäre?

Mich erinnert das so ein wenig an eine ganz ähnliche Barriere innerhalb unseres Sonnensystems: Die sogenannte Heliosphäre der Sonne. Die Heliosphäre ist der Bereich, in dem der Sonnenwind, die Teilchenstrahlung der Sonne, so stark ist, dass er die kosmische Strahlung, die im Rest der Milchstraße vorherrscht, größtenteils verdrängt. Wir leben also in einer geschützten Blase, die unsere Sonne für uns bereitstellt und ohne die sich vermutlich kein Leben auf der Erde hätten entwickeln können. Danke, Sonne. 

Darstellung der Heliosphäre

Das Ende der Heliosphäre bezeichnet man als Heliopause. Die hat vor einiger Zeit die Sonde Voyager 2 durchquert, woraufhin viele Medien fälschlicherweise titelten, dass Voyager 2 nun das Sonnensystem verlassen hätte. Ich behaupte, dass das Sonnensystem nicht hinter der Heliopause endet – dort ist eben nur der Sonnenwind nicht mehr stark genug, um das interstellare Medium zu verdrängen. Die Schwerkraft der Sonne ist dort aber noch für eine laaaange Distanz weiter vorherrschend. 

Aber zurück zum eigentlichen Thema: Der Sonnenwind erzeugt ebenfalls ein Magnetfeld, so dass die Heliosphäre im Prinzip genau das gleiche Phänomen darstellt, wie die Magnetosphäre um Sagittarius A* – nur dass letzteres natürlich viel gigantischere Ausmaße annimmt, da um das Schwarze Loch herum viel unglaublichere Kräfte wirken als in unserem Sonnensystem. 

Erkenntnisse relevant für mögliche Strahlenauswirkungen

Vielleicht fragt Ihr euch jetzt, weshalb es überhaupt wichtig ist, mehr über die Strahlung in der Milchstraße herauszufinden: Der Grund ist, dass die Strahlung eines der größten Probleme für unser weiteres Vordringen in den Kosmos ist. Auf der Erde werden wir einerseits durch die Heliosphäre und vor allem durch die Erdatmosphäre vor der kosmischen Strahlung geschützt. 

Wenn hoffentlich bald Menschen auf dem Mars leben, wird es absolut essentiell sein, genauestens zu verstehen, welche Auswirkungen die dort erhöhte Strahlung auf unsere Körper hat. Denn so weit wir wissen, kann eine erhöhte Dosis kosmischer Strahlung allerlei Krankheiten hervorrufen und sogar DNA-schädigend sein. Solche Erkenntnisse wie jetzt über die kosmische Barriere im Zentrum der Galaxis können uns also zu einem besseren Verständnis der Gefahren der kosmischen Strahlung verhelfen.

Mehr dazu erfahrt Ihr im folgenden Video:

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