Trotz jahrtausendealter Forschung und Beobachtung wissen Astronomen immer noch nichts über die Milchstraße. Gegenwärtig schätzen Astronomen, dass er 100.000 bis 180.000 Lichtjahre umfasst und aus 100 bis 400 Milliarden Sternen besteht. Darüber hinaus gibt es seit Jahrzehnten ungelöste Fragen, wie sich die Struktur unserer Galaxie im Laufe von Milliarden von Jahren entwickelt hat.
Beispielsweise vermuteten Astronomen seit langem, dass der galaktische Halo – riesige Strukturen von Sternen, die über und unter der flachen Scheibe der Milchstraße kreisen – aus Trümmern kleinerer Galaxien gebildet wurde, die mit der Milchstraße verschmolzen. Aber nach a neue Studie von einem internationalen Astronomenteam scheint es, dass diese Sterne möglicherweise aus der Milchstraße stammen, dann aber rausgeschmissen wurden.
Die Studie ist kürzlich in der Zeitschrift erschienenNaturunter dem Titel ' Zwei chemisch ähnliche stellare Überdichten auf gegenüberliegenden Seiten der Ebene der galaktischen Scheibe “. Die Studie wurde von Margia Bergmann, einer Forscherin des Max-Planck-Instituts für Astronomie, geleitet und umfasste Mitglieder der Australian National University, des California Institute of Technology und mehrerer Universitäten.
Künstlerische Darstellung der Milchstraße. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/R. verletzt (SSC-Caltech)
Für ihre Studie stützte sich das Team auf Daten der W. M. Keck-Observatorium um die chemischen Häufigkeitsmuster von 14 Sternen im galaktischen Halo zu bestimmen. Diese Sterne befanden sich in zwei verschiedenen Halo-Strukturen – dem Triangulum-Andromeda (Tri-And) und den stellaren Überdichten A13 – die etwa 14.000 Lichtjahre über und unter der Milchstraßenscheibe liegen.
Wie Bergemann in einem Keck-Observatorium erklärte Pressemitteilung :
„Die Analyse chemischer Häufigkeiten ist ein sehr leistungsfähiger Test, der es ermöglicht, ähnlich wie beim DNA-Matching, die Elternpopulation des Sterns zu identifizieren. Es ist bekannt, dass verschiedene Elternpopulationen, wie die Milchstraßenscheibe oder der Halo, Zwergsatellitengalaxien oder Kugelsternhaufen, radikal unterschiedliche chemische Zusammensetzungen aufweisen. Sobald wir also wissen, woraus die Sterne bestehen, können wir sie sofort mit ihren Elternpopulationen in Verbindung bringen.“
Das Team erhielt auch Spektren von einer weiteren mit Hilfe des European Southern Observatory Sehr großes Teleskop (VLT) in Chile. Beim Vergleich der chemischen Zusammensetzungen dieser Sterne mit denen anderer kosmischer Strukturen stellten die Wissenschaftler fest, dass die chemische Zusammensetzung nahezu identisch war. Sie waren nicht nur innerhalb und zwischen den untersuchten Gruppen ähnlich, sie stimmten auch sehr gut mit den Häufigkeitsmustern von Sternen überein, die in der äußeren Scheibe der Milchstraße gefunden wurden.
Computermodell der Milchstraße und ihres kleineren Nachbarn, der Schütze-Zwerggalaxie. Bildnachweis: Tollerud, Purcell und Bullock/UC Irvine
Daraus schlossen sie, dass diese Sternpopulationen im Galaktischen Halo in der Milchstraße gebildet wurden, dann aber an Orte oberhalb und unterhalb der Galaktischen Scheibe verlegt wurden. Dieses Phänomen ist als „galaktische Vertreibung“ bekannt, bei der Strukturen aus der Ebene der Milchstraße geschoben werden, wenn eine massereiche Zwerggalaxie die galaktische Scheibe passiert. Dieser Prozess verursacht Schwingungen, die Sterne aus der Scheibe herausschleudern, in welcher auch immer sich die Zwerggalaxie bewegt.
„Die Schwingungen sind vergleichbar mit Schallwellen in einem Musikinstrument“, ergänzt Bergemann. „Wir nennen dies ‚Klingeln‘ in der Milchstraße ‚Galactoseismologie‘, die vor Jahrzehnten theoretisch vorhergesagt wurde. Wir haben jetzt die klarsten Beweise für diese Schwingungen in der Scheibe unserer Galaxie, die wir bisher erhalten haben!“
Diese Beobachtungen wurden möglich dank der Hochauflösendes Echelle-Spektrometer (HiRES) am Keck-Teleskop. Als Judy Cohen, Kate Van Nuys Page Professorin für Astronomie am Caltech und Co-Autorin der Studie, erklärt :
„Der hohe Durchsatz und die hohe spektrale Auflösung von HIRES waren entscheidend für den Erfolg der Beobachtungen der Sterne im äußeren Teil der Milchstraße. Ein weiterer Schlüsselfaktor war der reibungslose Betrieb des Keck-Observatoriums; Gute Ausrichtung und reibungsloser Betrieb ermöglichen es, in nur wenigen Beobachtungsnächten Spektren von mehr Sternen zu erhalten. Die Spektren in dieser Studie wurden in nur einer Nacht der Keck-Zeit aufgenommen, was zeigt, wie wertvoll selbst eine einzige Nacht sein kann.“
360-Grad-Panoramaansicht der Milchstraße (ein zusammengesetztes Mosaik von Fotografien) von der ESO. Bildnachweis: ESO/S. Brunier
Diese Ergebnisse sind aus zwei Gründen sehr spannend. Einerseits zeigt es, dass Halo-Sterne wahrscheinlich in der galaktischen Denkscheibe entstanden sind – einem jüngeren Teil der Milchstraße. Andererseits zeigt es, dass die Scheibe der Milchstraße und ihre Dynamik viel komplexer sind als bisher angenommen. Als Allyson Sheffield vom LaGuardia Community College/CUNY und Mitautorin des Papiers, genannt :
„Wir haben gezeigt, dass es ziemlich häufig vorkommt, dass Gruppen von Sternen in der Scheibe in weiter entfernte Bereiche innerhalb der Milchstraße verschoben werden – nachdem sie von einer eindringenden Satellitengalaxie ‚herausgeworfen‘ wurden. Ähnliche chemische Muster können auch in anderen Galaxien gefunden werden, was auf eine potenzielle galaktische Universalität dieses dynamischen Prozesses hindeutet.“
Als nächsten Schritt planen die Astronomen, die Spektren weiterer Sterne in den Überdichten Tri-And und A13 sowie Sterne in anderen stellaren Strukturen weiter von der Scheibe entfernt zu analysieren. Sie planen auch, die Massen und das Alter dieser Sterne zu bestimmen, damit sie die Zeitgrenzen für die galaktische Vertreibung einschränken können.
Am Ende scheint es, dass eine weitere seit langem gehegte Annahme zur galaktischen Evolution aktualisiert wurde. In Kombination mit den anhaltenden Bemühungen, die Kerne von Galaxien zu untersuchen – um zu sehen, wie ihre supermassereichen Schwarzen Löcher und die Sternentstehung zusammenhängen – scheinen wir dem Verständnis der Entwicklung unseres Universums im Laufe der Zeit näher zu kommen.
Weiterlesen: W. M. Keck-Observatorium , Natur
