Galaxienverschmelzungen und -wechselwirkungen

Gravitative Begegnungen und Verschmelzungen zwischen Galaxien formen deren Struktur um, lösen Sternentstehungsphasen aus und treiben den Aufbau massereicher Galaxien voran.

Definition

Galaxienverschmelzungen und -wechselwirkungen sind gravitative Begegnungen zwischen Galaxien, die deren Sterne und Gas verzerren und vermischen, von leichten Gezeitenstörungen bis zur vollständigen Koaleszenz reichen und einen Hauptmechanismus der Galaxientransformation und des Galaxienwachstums darstellen.

Scope

Dieses Thema behandelt Gezeitenwechselwirkungen, die Brücken und Schweife erzeugen, die Dynamik von Haupt- und Nebenverschmelzungen, die Rolle der dynamischen Reibung beim Zusammenführen von Galaxien, verschmelzungsinduzierte Starbursts und die Bildung leuchtkräftiger Infrarotgalaxien sowie die Entstehung elliptischer Galaxien durch die Verschmelzung von Scheiben.

Core questions

• Wie erzeugen Gezeitenkräfte die Brücken und Schweife, die in wechselwirkenden Galaxien zu sehen sind?
• Was unterscheidet Haupt- von Nebenverschmelzungen in ihren Auswirkungen?
• Wie lösen Verschmelzungen Starbursts aus und speisen zentrale Schwarze Löcher?
• Kann die Verschmelzung von Spiralgalaxien elliptische Galaxien hervorbringen?

Key theories

Gezeitenwechselwirkungen

Toomre und Toomre zeigten mit einfachen Simulationen, dass gravitative Gezeiten bei engen Begegnungen auf natürliche Weise die Brücken und Schweife erzeugen, die in wechselwirkenden Galaxien beobachtet werden.

Verschmelzungsgetriebene elliptische Galaxienbildung

Simulationen zeigen, dass die Verschmelzung zweier Scheibengalaxien ein druckgestütztes Relikt erzeugen kann, das einer elliptischen Galaxie ähnelt, wodurch Verschmelzungen mit der Galaxienmorphologie verknüpft werden.

Verschmelzungsinduzierte Starbursts

Verschmelzungen leiten Gas in die galaktischen Zentren, was intensive Starbursts auslöst, die Systeme als leuchtkräftige Infrarotgalaxien erscheinen lassen können und möglicherweise auch die nukleare Aktivität anheizen.

Clinical relevance

Verschmelzungen sind zentral für die hierarchische Galaxienentstehung, transformieren die Morphologie, lösen Sternentstehung und das Wachstum Schwarzer Löcher aus und erklären eigentümliche Systeme; die vorhergesagte zukünftige Verschmelzung der Milchstraße und Andromeda macht den Prozess direkt relevant für unsere eigene Galaxie.

History

Toomre und Toomre erklärten 1972 in ihren Simulationen wechselwirkende Galaxien als Gezeitenphänomene und schlugen vor, dass Verschmelzungen elliptische Galaxien bilden. Die Entwicklung selbstkonsistenter N-Körper- und hydrodynamischer Simulationen in den 1980er und 1990er Jahren, zusammen mit Infrarotbeobachtungen von verschmelzenden Starbursts, etablierte Verschmelzungen als einen wichtigen evolutionären Prozess.

Key figures

• Alar Toomre
• Juri Toomre
• Joshua Barnes
• Lars Hernquist

Seminal works

• toomre1972
• barnes1992
• sanders1996

Frequently asked questions

Kollidieren Sterne, wenn Galaxien verschmelzen?

Fast nie. Sterne sind im Vergleich zu den Abständen zwischen ihnen so winzig, dass direkte Kollisionen extrem selten sind. Was sich während einer Verschmelzung ändert, ist die gravitative Anordnung der Sterne und das Verhalten des Gases, nicht die Sterne selbst.

Wird die Milchstraße mit einer anderen Galaxie verschmelzen?

Ja. Die Milchstraße und die Andromedagalaxie nähern sich einander und werden voraussichtlich in Milliarden von Jahren eine große Verschmelzung durchlaufen, die wahrscheinlich eine einzelne, eher elliptische Galaxie hervorbringen wird.