Große Spiralgalaxien wie unsere eigene Milchstraße sind wie riesige sich ausbreitende Kontinente im Weltraum. Wie jeder Kontinent sollten solche Galaxien viele kleinere Inseln haben, die vor der Küste liegen. Aktuelle Modelle der Galaxienentstehung legen nahe, dass galaktische Kontinente mehr Nachbarinseln haben sollten, als mit Teleskopen tatsächlich zu sehen sind. Jetzt wurde dem Kontingent der Milchstraße eine weitere Insel hinzugefügt, und diese ist klein genug, um den Vorhersagen gut zu entsprechen. Weitere Zwerge – wie der kürzlich in Ursa Major entdeckte – dürften folgen.
Die kürzlich entdeckte Ursa Major (UMa)-Zwerggalaxie liegt 300 Tausend Lichtjahre entfernt in Richtung des Großen Wagens und hat etwa ein Zehntel der Oberflächenhelligkeit des nächstkleinsten Milchstraßen-Zwergs (in Sextans). Wie der Sextans-Zwerg ist der UMa-Zwerg kugelförmig (Galaxietyp dSph) und ähnelt in gewisser Weise Kugelsternhaufen, die auch in Verbindung mit großen Spiralgalaxien vorkommen.
Laut Beth Willman von der New York University – Hauptforscherin eines Teams von 15 Astronomen, die die Daten des Sloan Digital Sky Survey (SDSS) untersuchten, „scheint Ursa Major alt und metallarm zu sein, wie alle anderen bekannten Milchstraßen-Zwerge kugelförmige Gefährten. Er kann jedoch zehnmal lichtschwächer sein als der schwächste bekannte Milchstraßensatellit. Wir sind dabei, detailliertere Beobachtungen zu erhalten, die ein detaillierteres Bild der Eigenschaften von UMa liefern, das wir dann mit den anderen bekannten Satelliten vergleichen werden.
Beth erklärt weiter: „UMa wurde im Rahmen einer systematischen Untersuchung nach Milchstraßen-Begleitern entdeckt. Es wurde als leichte statistische Schwankung der Anzahl roter Sterne in dieser Himmelsregion festgestellt.“
Alle Galaxien und Kugelsternhaufen umfassen eine Vielzahl von Sterntypen in ihrer Zusammensetzung. Diese reichen von jungen, massiven, kurzlebigen, intensiv leuchtenden Blauriesen, über längerlebige, mäßig massereiche, meist mittelalte, blassere gelbe Sterne wie unsere Sonne, bis hin zu alten, mäßig hellen, aber enorm geschwollenen Rotriesen ähnlich zu Skorpions Antares und Orions Betelguese. Wenn es darum geht, nahegelegene Zwerggalaxien – wie den UMa-Zwerg – zu finden, ist diese letzte Gruppe von Sternen von besonderem Interesse. Rote Riesen sind hell genug, um entdeckt, spektroskopisch identifiziert und mit automatischen Himmelsvermessungsteleskopen wie dem SDSS in New Mexico gezählt zu werden – sogar von kleinen Satellitengalaxien, die mehrere Hunderttausend Lichtjahre entfernt sind.
Sobald Daten von SDSS verfügbar sind, können Teams wie das von Beth sie auf hohe Konzentrationen von Roten Riesen in kleinen Himmelsregionen analysieren. Ihre Anwesenheit kann auf eine nicht erkannte Zwerggalaxie oder einen Kugelsternhaufen hinweisen. Spektrographische Informationen werden von Teams wie dem von Beth verwendet, um schwächere – aber viel nähere – rote Sterne in der Milchstraße selbst herauszufiltern. Schließlich kann eine detailliertere Ansicht der Studie mit Instrumenten mit höherer Empfindlichkeit an anderen Observatorien erstellt werden.
Sobald Daten zeigten, dass es eine UMa-Zwerggalaxie geben könnte, half die 2,5-Meter-Weitfeldkamera des Isaac-Newton-Teleskops auf den Kanarischen Inseln, ihr allgemeines Erscheinungsbild zu bestimmen. Bilder des Newton-Teleskops und Daten von SDSS wurden kombiniert, um die Natur der Studie als kugelförmige Galaxie und nicht einfach als ein Schurken-Kugelsternhaufen zu bestätigen – wie der Intergalaktische Wanderer (NGC 2419) in Lynx, der sich in ähnlicher Entfernung im Weltraum befindet.
Obwohl kleinere Zwerggalaxien absolute Helligkeiten ähnlich den hellsten Kugelsternhaufen aufweisen, liegt ein wichtiger Unterschied zwischen großen Kugelsternen und kleinen Zwergen in ihrer Größe. Der UMa-Zwerg ist etwa zehnmal so groß wie die größten bekannten Kugeln. Und ein Großteil seiner Masse besteht wahrscheinlich aus nicht-stellarer „dunkler Materie“ – während fast die gesamte Masse in einem Kugelsternhaufen in Sterne verpackt ist. Da es groß, aber nicht sehr leuchtend ist, hat das Team UMa als Zwerggalaxie gekennzeichnet.
Aus kosmologischer Sicht spielen Satellitengalaxien wie die Ursa Major dSph eine wichtige Rolle bei der Erklärung der Bildung von großen, mittleren und kleineren Strukturen im gesamten Universum. Auf den größten Skalen sind Spiralgalaxien (wie unsere Milchstraße und die Große Galaxie von Andromeda) dafür bekannt, dass sie in ausgedehnten Gruppen von Galaxien leben, die als Gruppen und Haufen bezeichnet werden. Unsere eigene Gruppe (die Lokale Gruppe) hat eine geringe Masse und Ausdehnung, während ihre beiden größten Mitglieder, obwohl sie für Spiralgalaxien groß sind, im Vergleich zu den größten den Astronomen bekannten Galaxien (den Riesenelliptischen) recht bescheiden sind. Die allergrößten Skalen der galaktischen Bildung im Universum umfassen Tausende von großen Galaxien, während unsere eigene lokale Gruppe nur einige Dutzend Mitglieder hat. Auf kleinster Skala bilden die Milchstraße und ihr Gefolge, zu dem die beiden unregelmäßigen Magellanschen Wolken und jetzt zehn Zwergkugeln gehören, ein einziges gravitativ gebundenes Kontingent. Aus diesem Grund haben Astronomen die Möglichkeit, die kleinstmöglichen Bausteine der extragalaktischen Struktur zu erforschen.
In ihrem Artikel mit dem Titel „A new Milky Way Dwarf Galaxy In Ursa Major“ schreiben Beth und ihr Team weiter: „UMa wurde sehr nahe an unseren Nachweisgrenzen nachgewiesen. Zahlreiche andere Zwerge mit ähnlichen oder schwächeren Eigenschaften wie die des Ursa Major dSph können daher um die Milchstraße herum existieren… es ist vernünftig zu erwarten, dass 8-9 zusätzliche Zwerge, die heller sind als unsere Nachweisgrenzen, am gesamten Himmel unentdeckt bleiben. Wenn das stimmt, würde diese Zahl (galaktische Formations-)Modelle ausschließen, die die Anwesenheit vieler ultraschwacher Zwerge nicht vorhersagen.“
Geschrieben von Jeff Barbour
