Detaillierte Studien an einer neuentdeckten Galaxiengruppe

Die Evolution von Galaxien ist ein wichtiges Gebiet der Kosmologie, der "Lehre von Entstehung, Entwicklung und Zustand des Kosmos". Hatte man noch vor mehr als einem Jahrzehnt vermutet, dass sich Galaxien innerhalb weniger Jahrmilliarden nach dem Urknall in etwa der Größe und Beschaffenheit aus Wasserstoff-/Helium-Wolken formten, wie wir sie heute antreffen, so hat sich diese Ansicht grundlegend gewandelt. Unter den Hypothesen für die Evolution von Galaxien erhielt in praktischer und theoretischer Hinsicht v. a. eine zunehmend an Gewicht, die von einem hierarchischen Szenario ausgeht; nach ihr bilden sich anfangs nur kleine Systeme, die im Laufe von Milliarden von Jahren, bis heute, mit ihren Artgenossen verschmelzen, und so zu großen, wie etwa Milchstraße und Andromedanebel, heranwachsen. Die massereichsten unter den heutigen Galaxien sind "Spiralgalaxien" und "elliptische Galaxien". Modellrechnungen deuten an, dass erstere bei einer Verschmelzung, also einem Zusammendriften und Zusammenbleiben von Galaxien dieser Art, zu elliptischen Galaxien mutieren. Elliptische Galaxien dürften somit eine Art Endzustand von Galaxienverschmelzungen repräsentieren und sollten dereinst das Hauptkontingent von Galaxien im Universum stellen. Unter den speziellen Bedingungen von Galaxienhaufen, in denen hohen Raumdichten von Galaxien beobachtet werden, kommen und kamen Verschmelzungsprozesse naturgemäß häufig zum Tragen. Wie ist es jedoch um die zahlreichen elliptischen Feldgalaxien, also außerhalb von dichten Galaxienhaufen existierende Systeme bestellt? Wie sie gebildet wurden bzw. werden, ist seit Jahren Gegenstand intensiver Diskussionen. Ein "heißer Tipp" sind die sogenannten "kompakten Galaxiengruppen", um deren Entdeckung und Untersuchung sich vor allem der kanadische Astronom Hickson verdient gemacht hat. Er und etliche andere Teams vertreten die Annahme, dass eine Verschmelzung von Mitgliedsgalaxien dieser Gruppen zur Bildung zumindest eines erheblichen Teils der elliptischen Feldgalaxien führt. Dabei würden sich diverseste hochinteressante physikalische Vorgänge abspielen (Gezeitenwirkungen, Sternbildung usw.), alleine deren Studium schon nähere Untersuchungen dieser kompakten Galaxiengruppen lohnen würden. * Sollte die Annahme korrekt sein, müßte man kompakte Galaxiengruppen in allen möglichen Stadien ihrer Evolution beobachten können; am interessantesten wären dabei diejenigen Systeme, die extrem kompakt, also knapp vor der endgültigen Verschmelzung ihrer Mitgliedsgalaxien stehen. Eine Gruppe in einer sehr späten Entwicklungsphase war allerdings bis vor kurzem unbekannt. Es blieb uns vorbehalten, eine derartige Galaxiengruppe zu entdecken. Erste Studien weisen sie als die wahrscheinlich kompakteste, in ihrer Entwicklung am weitesten fortgeschrittene aller bekannten Galaxiengruppen aus; ein System, das noch dazu in morphologischer und physikalischer Hinsicht höchst bemerkenswert ist. Damit bietet sich uns die einmalige Chance, durch detaillierte praktische und theoretische Studien einen Beitrag zu leisten, die vermutlich kosmologisch relevante Evolution von kompakten Galaxiengruppen besser zu verstehen.

Eine der wichtigsten Fragestellungen in der Kosmologie betrifft die Bildung und Entwicklung von Galaxien. Da sich 60% der Galaxien in Gruppen befinden, ist die Gruppenumgebung von großer Signifikanz für die Galaxienentwicklung. Das moderne Bild der "hierarchischen" Strukturbildung im Universum sieht Galaxiengruppen als Bausteine der viel größeren Galaxienhaufen und als Orte, an denen Galaxien durch Wechselwirkungsprozesse umgeformt werden, um schließlich Bestandteil der Haufen zu werden. Speziell die "Kompakten Gruppen" (CGs) mit ihren hohen Dichten und geringen Geschwindigkeitsdispersionen bieten günstigste Bedingungen für Wechselwirkungen zwischen Gruppenmitgliedern und deren Verschmelzung - und führen zu ausgeprägten Galaxienumwandlungen. Die hellsten Mitglieder, vermutet man, verschmelzen zu hellen elliptischen Galaxien. Trotz zahlreicher Studien v. a. der bekanntesten Kompilation von CGs, der "Hickson- Gruppen", ist die Entwicklungsabfolge und der Endzustand von CGs kaum bekannt. - In unserem Projekt war es das Hauptziel, den Kenntnisstand über die schwer beobachtbaren und daher wenig studierten Phasen fortgeschrittener Entwicklung - konkret die finalen Stadien - zu verbessern. Zu diesem Zweck wurden detaillierte Untersuchungen einer Gruppe (CG J1720-67.8) durchgeführt, die wir vor einigen Jahren entdeckt hatten und für die erste Studien von uns extreme Kompaktheit und sehr niedere Geschwindigkeitsdispersion, also Hinweise auf ein fortgeschrittenes Entwicklungsstadium, ergaben. Wir verschafften uns optische, nah-infrarote, fern-infrarote, sowie Radiowellenlängen-Daten und nutzten moderne Beobachtungstechniken, wie Integrale Feldspektroskopie, um die morphologischen, physikalischen and kinematischen Eigenschaften sowohl der Gruppe als Ganzes als auch ihrer Mitglieder zu gewinnen und bestimmten ebenso die Verteilung und Stärke der Sternentstehungsaktivität. Ein Vergleich unserer Daten mit Photoionisations- und Evolutionssynthese-Modellen und publizierten dynamischen Modellen wechselwirkender Galaxien wurde zur Interpretation unserer Beobachtungsresultate und als Anhaltspunkt für die Entwicklungsgeschichte unserer Galaxiengruppe genutzt. - Unsere Hauptergebnisse: Wir fanden, dass die Gruppe tatsächlich ein sehr spätes Entwicklungsstadium repräsentiert, identifizierten in ihr mehrere Kandidaten von (Proto-)Zwerggalaxien mit teils von der Gruppe unabhängiger Kinematik und entwarfen mehrere mögliche Wechselwirkungs-Szenarien, die zur gegenwärtigen Konfiguration der Gruppe geführt haben konnten. Zudem erwies sich die Gruppe als komplexeres System als ursprünglich vermutet.