Wie entstand das Universum? Was ist der Ursprung der Galaxien? Warum gibt es unterschiedliche Galaxienformen und wie entwickeln sie sich? Wie sind die Galaxien großräumig im Universum verteilt? Gibt es uns unbekannte Materieformen im Universum?

Dies ist eine Auswahl der wichtigsten Fragen, mit denen sich die moderne extragalaktische Astrophysik beschäftigt und die auch eine wichtige Rolle in den Forschungsprojekten der extragalaktischen Arbeitsgruppe an der Universitäts-Sternwarte München spielen.

Bevor wir einige dieser Projekte beschreiben, folgt zunächst ein kurzer Überblick über die grundlegenden Fakten. Unsere Sonne bildet zusammen mit mehr als zehn Milliarden anderen Sternen unsere Galaxis (Milchstraße) eine relativ flache Scheibe aus Sternen und Gas mit einem Durchmesser von ungefähr hunderttausend Lichtjahren. Unsere Sonne befindet sich etwa zwei Drittel des Weges vom Zentrum der Galaxis zu ihrem Rand und umrundet dieses mit 220km/s (fast 800.000 Stundenkilometern) auf einer nahezu kreisförmigen Bahn. Das Licht eines Sterns im Zentrum der Milchstraße braucht etwa 25000 Jahre, um zu uns zu gelangen. Zum Vergleich: das Licht benötigt nur etwa 8 Minuten von der Sonne zur Erde, d.h. der Abstand Sonne-Galaxiszentrum ist mehr als eine Milliarde mal größer als der Abstand Erde-Sonne, der ca. 150 Millionen Kilometer beträgt.

Unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße, ist eine typische Vertreterin der Klasse der Spiralgalaxien (von oben könnte sie wie M83 aussehen). Andere Galaxientypen sind Elliptische Galaxien, S0-Galaxien und Zwerggalaxien (das Hubble-Diagramm). Galaxien finden sich bevorzugt in Gruppen oder Haufen. Gruppen und Haufen bilden wiederum Superhaufen, die durch größe Leerräume, sogenannte Voids, voneinander getrennt sind. Die Milchstraße gehört der Lokalen Gruppe an, deren weitere Mitglieder der Andromedanebel , die M33-Galaxie, sowie mehr als zwei Dutzend Zwerggalaxien sind. Die lokale Gruppe hat eine Ausdehnung von ungefähr 5 Millionen Lichtjahren. Sie ist Teil des Virgo-Superhaufens, dessen dominantes Mitglied der Virgo-Galaxienhaufen ist und der sich in ungefähr 50 Millionen Lichtjahren Entfernung von uns befindet. Dieser relativ typische Galaxienhaufen enthält ungefähr hundert Elliptische, S0- und Spiralgalaxien und über tausend Zwerggalaxien. Die Gesamtzahl der Galaxien in dem von uns beobachtbaren Teil des Universums beläuft sich, soweit sich das feststellen läßt, auf mehr als eine Billion Galaxien. Das Licht, das wir von den am weitesten entfernten Galaxien erhalten, wurde vor mehr als 12 Milliarden Jahren ausgesandt, nur ein bis zwei Milliarden Jahre nach dem Urknall.


Die extragalaktische Arbeitsgruppe der Universitäts-Sternwarte München arbeitet aktiv an Fragestellung auf folgenden Gebieten:


(1) Elliptische Galaxien


(2) Zwerggalaxien


(3) Schwarze Löcher


(4) Chemische Entwicklung von Galaxien


(5) Galaxien im frühen Universum


(6) Großräumige Struktur des Universums

(6-1) Galaxienbewegungen

(6-2) Räumliche Verteilung der Galaxien

(6-3) Galaxienhaufen


(7) Dunkle Materie


(8) Gravitationslinsen


Die Erforschung des Ursprungs des Universums und der Galaxien kann erst seit wenigen Jahrzehnten mit wissenschaftlichen Methoden betrieben werden. Wesentliche Durchbrüche brachten zunächst die grossen bodengebundenen optischen und Radio-Teleskope, die im Laufe der 60er und 70er Jahre in Betrieb gingen, wie zum Beispiel ESO und DSAZ. Mit ihnen konnte man die physikalischen Eigenschaften von Galaxien (Rotation, Masse, Sternpopulation) erstmals genau analysieren. In den 80er Jahren erlaubten dann neue effiziente Detektoren (z.B. CCD-Kameras, die die Photoplatten ablösten) eine wesentliche Effizienzsteigerung der Beobachtungsinstrumente. Satelliten erschlossen erstmals elektromagnetische Strahlung in Wellenlängenbereichen, die vom Erdboden aus nicht zugänglich sind (z.B. Röntgen- und Infrarotstrahlung mit den Satelliten ROSAT, IRAS und ISO). Diese führten zu einem besseren Verständnis der Sternentstehung und der verschiedenen Gaskomponenten in Galaxien. Schließlich nahm das Weltraumteleskop Hubble vor einigen Jahren seinen Betrieb auf und liefert seit dem exzellente scharfe Bilder von Galaxien, die sich am Randes des sichtbaren Universums befinden. Ihr Licht wurde in ihren frühen Entwicklungsphasen vor vielen Milliarden Jahren ausgesandt, lange bevor unser Sonnensystem entstand.

Für die extragalaktische Astronomie hat aufgrund dieser vielfältigen Beobachtungsmöglichkeiten ein 'goldenes Zeitalter' begonnen, das uns schon wesentliche Einblicke in die Entstehung und Entwicklung von Galaxien beschert hat und in Zukunft möglicherweise ein wirkliches Verständnis erlauben wird.

Andere interessante Links:

Das Spiel der Galaxienklassifizierung: Testen Sie, ob Sie auch Galaxien klassifizieren können!

Das Röntgenteleskop Rosat.

Das Hobby-Eberly Teleskop.

Das Calar Alto Observatorium.

Galaxien in der Tiefe der Zeit. Ein Artikel aus Sterne und Weltraum Special ``Schöpfung ohne Ende'' (1997).