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Galaxienkollision hat Sternenboom in Arp 220 ausgelöst
Arp 220 wirkt wie eine einzelne, extrem helle Galaxie. Tatsächlich verschmelzen dort zwei Spiralgalaxien, deren Begegnung große Mengen Gas in den Zentralregionen konzentriert und die Sternentstehung antreibt. Eine bereits 2023 veröffentlichte Webb-Aufnahme zeigt das staubverhüllte System im Infrarotlicht und macht die Spuren der seit Hunderten Millionen Jahren andauernden Kollision sichtbar.
Greenbelt (U.S.A.). Wenn zwei Galaxien zusammenstoßen, kollidieren ihre Sterne normalerweise nicht direkt. Zwischen den einzelnen Sternen liegen dafür viel zu große Abstände. Stattdessen verändert die Schwerkraft ihre Bahnen und drängt Gas in dichte Regionen, in denen neue Sterne entstehen können.
Arp 220 im Sternbild Schlange ist ein Beispiel für diese Vorgänge. Das rund 250 Millionen Lichtjahre entfernte System erscheint als eine einzige leuchtende Galaxie, besteht aber aus zwei verschmelzenden Spiralgalaxien. Besonders viel ihrer Strahlung wird von Staub aufgenommen und als Infrarotlicht wieder abgegeben.
Das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) hat die Galaxienverschmelzung mit seiner Nahinfrarotkamera (NIRCam) und dem Instrument für mittleres Infrarot (MIRI) aufgenommen. Die im April 2023 veröffentlichte Aufnahme verbindet Messungen aus mehreren Wellenlängenbereichen. So werden Strukturen sichtbar, die im normalen sichtbaren Licht durch dichte Staubwolken weitgehend verborgen bleiben.
Die Begegnung der beiden Spiralgalaxien begann nach Angaben der US-Raumfahrtbehörde NASA vor ungefähr 700 Millionen Jahren. Frühere Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops haben zwei ursprüngliche Galaxienkerne nachgewiesen, die heute etwa 1.200 Lichtjahre voneinander entfernt sind. Um jeden Kern liegt ein rotierender Ring, in dem sich zahlreiche neue Sterne bilden.
Das macht Arp 220 zu einer sogenannten ultraleuchtkräftigen Infrarotgalaxie. Ihre gesamte Leuchtkraft übersteigt die von einer Billion Sonnen. Zum Vergleich erreicht die Milchstraße nach den Angaben der Raumfahrtbehörde etwa zehn Milliarden Sonnenleuchtkräfte und bleibt damit um mehr als das Hundertfache hinter Arp 220 zurück.
Besonders ausgeprägt ist die Sternentstehung im staubreichen Zentralbereich. Dort konzentrieren sich rund 200 große Sternhaufen auf eine Region von nur etwa 5.000 Lichtjahren Durchmesser. Obwohl dieser Bereich verglichen mit der Milchstraße klein ist, enthält er den veröffentlichten Angaben zufolge ungefähr ebenso viel Gas wie unsere gesamte Heimatgalaxie.
Dass in Arp 220 bereits viele massereiche Sterne entstanden sind, belegen auch frühere Radiomessungen. Astronomen fanden etwa 100 Überreste von Supernova-Explosionen innerhalb eines Gebiets von weniger als 500 Lichtjahren. Diese Überreste gehen auf Sterne zurück, die nach einem vergleichsweise kurzen Leben explodiert sind.
Die auffälligen, sternförmigen Strahlen rund um das helle Zentrum zeigen keine Materie, die bei der Kollision nach außen geschleudert wird. Es handelt sich um sogenannte Beugungsspitzen. Sie entstehen durch die Optik und die Trägerstruktur des Weltraumteleskops, wenn besonders helles Licht abgebildet wird.
Auch die Farben der Aufnahme sind keine natürlichen Farben, die das menschliche Auge so sehen könnte. Den getrennten Messungen bei verschiedenen Infrarotwellenlängen wurden bei der Bildverarbeitung sichtbare Farbtöne zugewiesen. Schwache blaue Strukturen am Rand markieren Gezeitenschweife, also Materie, die durch die gegenseitige Schwerkraft der Galaxien herausgezogen wurde.