Das Sonnensystem könnte nicht existieren, wenn es nicht vor Milliarden von Jahren eine riesige galaktische Kollision mit der Milchstraße gegeben hätte

Die Milchstraße hat eine Reihe von Satellitengalaxien ; fast 60 davon, je nachdem, wie wir sie definieren. Eine von ihnen, die Schütze-Zwerg-Sphäroid-Galaxie (Sgr d Sph) genannt wird, könnte eine große Rolle gespielt haben, wenn es um den Menschen, unsere Welt und unsere kleine Zivilisation geht. Eine Kollision zwischen der Milchstraße und der Sgr d Sph könnte das Sonnensystem selbst geschaffen haben.

Die kugelförmige Schütze-Zwerggalaxie wurde 1994 entdeckt und zu dieser Zeit dachten Astronomen, sie sei die der Milchstraße am nächsten liegende Zwerggalaxie. Sgr d Sph ist derzeit etwa 70.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Es bewegt sich auf einer polaren Umlaufbahn um die Milchstraße.

Im Jahr 2018, Gaia-Daten zeigten dass das Zwergsphäroid in den letzten 300 bis 900 Millionen Jahren die Milchstraße passiert hat. Gaia fand ein Muster der Sternenbewegung in der Milchstraße, das auf diese Tatsache hinwies. Jetzt sieht es so aus, als ob Sgr d Sph mehrmals durch unsere Galaxie gegangen ist.

Eine neue Studie zeigt, dass sie auf einem ihrer Durchgänge durch die Milchstraße vor etwa 4,7 Milliarden Jahren möglicherweise Störungen verursacht hat, die direkt zur Geburt unseres Sonnensystems führten.

Die neue Studie trägt den Titel „ Der wiederkehrende Einfluss des Schütze-Zwergs auf die Sternentstehungsgeschichte der Milchstraße .“ Der Hauptautor ist Tomás Ruiz-Lara, ein Forscher für Astrophysik am Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) auf Teneriffa, Spanien. Das Papier ist in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.

Die Schütze-Zwerggalaxie ist als längliches Merkmal unterhalb des galaktischen Zentrums sichtbar und zeigt in der Himmelskarte der Sternendichte, die von Juli 2014 bis Mai 2016 von der ESA-Mission Gaia beobachtet wurde, nach unten. Bildnachweis: Von ESA/Gaia /DPAC, CC BY-SA 3.0-igo, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=77752828

Die Studie basiert auf Daten von Gaia , ein Weltraumteleskop der ESA. Gaias Mission ist es, eine 3D-Karte der Sterne in der Milchstraße zu erstellen. Durch die Kartierung der Geschwindigkeit und Position von etwa 1 Milliarde Sternen in der Milchstraße hofft Gaia, die stellare Zusammensetzung der Galaxie aufzudecken und zu zeigen, wie sich die Galaxie im Laufe der Zeit gebildet und entwickelt hat.

Gaia-Daten haben die Auswirkungen gezeigt, die Sag. Dwarf Sphäroid hat über Milliarden von Jahren auf der Milchstraße gehabt. Den Daten zufolge ist der Zwerg in den letzten 6 Milliarden Jahren mindestens dreimal mit der Milchstraße kollidiert. Und diese Rendezvous könnten einige große Episoden der Sternentstehung ausgelöst haben, einschließlich der Sonne selbst.

Die drei bekannten Kollisionen zwischen Schütze und der Milchstraße haben laut einer neuen Studie große Sternentstehungsepisoden ausgelöst, von denen eine möglicherweise das Sonnensystem hervorgebracht hat. Bildquelle: ESA/Gaia

„Aus existierenden Modellen ist bekannt, dass Schütze dreimal in die Milchstraße gefallen ist – zuerst vor etwa fünf oder sechs Milliarden Jahren, dann vor etwa zwei Milliarden Jahren und schließlich vor einer Milliarde Jahren“, sagt Erstautor Ruiz-Lara in a Pressemitteilung .

„Als wir die Gaia-Daten über die Milchstraße untersuchten, fanden wir drei Perioden verstärkter Sternentstehung, die ihren Höhepunkt vor 5,7 Milliarden Jahren, vor 1,9 Milliarden Jahren und vor 1 Milliarde Jahren erreichten, was der Zeit entspricht, in der Schütze vermutlich durchgegangen ist.“ die Scheibe der Milchstraße“, sagte Ruiz-Lara.

Astronomen verfügen über viele Daten und Modelle, auch zur Sternentwicklung. Die Autoren dieser Arbeit haben sich bestehende Modelle der Sternentwicklung angesehen und sie mit Sternen innerhalb von etwa 6500 Lichtjahren um unser Sonnensystem verglichen. Sie betrachteten die Leuchtkraft, Farbe und Entfernung der Sterne. Laut ihrer Arbeit deuteten all diese Daten auf eine Begegnung mit der Schütze-Zwerg-Sphäroid-Galaxie hin.

„Die Sonne entstand zu der Zeit, als sich die Sterne in der Milchstraße aufgrund des ersten Durchgangs von Schütze bildeten.“

Carme Gallart, Co-Autorin, IAC

„Am Anfang hat man eine relativ ruhige Galaxie, die Milchstraße“, sagt Ruiz-Lara. „Nach einer anfänglichen gewaltsamen Epoche der Sternentstehung, die teilweise durch eine frühere Verschmelzung ausgelöst wurde, wie wir in ein früheres Studium , hatte die Milchstraße einen ausgeglichenen Zustand erreicht, in dem sich stetig Sterne bildeten. Plötzlich fällt Schütze ein und stört das Gleichgewicht, was dazu führt, dass all das zuvor stille Gas und der Staub in der größeren Galaxie wie Wellen auf dem Wasser herumschwappen.“

Diese Wellen verändern die Dichte des Gases in einigen Regionen und verringern sie in anderen. Wenn die Gasdichte zunimmt, löst es die Sternentstehung aus, genauso wie die Stoßwellen von Supernovae Sternentstehung auslösen.

Wenn eine Stoßwelle auf eine interstellare Gaswolke trifft, wird sie nicht aus dem Weg geräumt. Die Außenseite besteht aus dünnerem Material als das dichte Innere der Wolke, daher wandert die Stoßwelle um die Außenseite der Wolke herum, dringt schließlich von allen Seiten ein und komprimiert das Material, manchmal genug, um Sterne zu bilden.

Stoßwellen komprimieren Gaswolken und lösen die Sternentstehung aus. Das gleiche geschah, als die Schütze-Zwerg-Sphäroid-Galaxie mit der Milchstraße kollidierte, was möglicherweise die Bildung unserer Sonne auslöste. Bildquelle: NASA

„Es scheint, dass Schütze nicht nur die Struktur geformt und die Dynamik der Sternenbewegung in der Milchstraße beeinflusst hat, sondern auch zum Aufbau der Milchstraße geführt hat“, sagt Carme Gallart, Co-Autorin des Papier, auch des IAC. „Es scheint, dass ein wichtiger Teil der Sternmasse der Milchstraße durch die Wechselwirkungen mit dem Schützen entstanden ist und sonst nicht existieren würde.“

So hat nicht nur der Sag. Die kugelförmige Zwerggalaxie hat die Struktur und Bewegung der Sterne in der Milchstraße verändert, sie könnte die Bildung eines Teils von ihnen verursacht haben. Einschließlich unserer Sonne. Im Moment gibt es zwar keine absolute Schlussfolgerung, dass die enge Begegnung tatsächlich die Sonne gebildet hat, aber es ist eine eindeutige Möglichkeit.

„Die Sonne entstand zu der Zeit, als sich durch den ersten Durchgang des Schützen in der Milchstraße Sterne bildeten“, sagt Gallart. „Wir wissen nicht, ob die besondere Gas- und Staubwolke, die sich in die Sonne verwandelte, aufgrund der Auswirkungen von Schütze kollabierte oder nicht. Aber es ist ein mögliches Szenario, weil das Alter der Sonne mit einem Stern übereinstimmt, der durch den Schütze-Effekt entstanden ist.“

Aber die Beweise sind überzeugend. Ob Wissenschaftler auf die spezifischen Sterne verweisen können, die aus der Interaktion zwischen der Milchstraße und der Schütze-Zwerg-Sphäroid-Galaxie entstanden sind, ist nicht unbedingt das überzeugendste an der Studie. Das Überzeugende daran ist, dass ein massearmer Satellit in seinem viel größeren Begleiter Sternentstehung verursachen kann.

„Die Möglichkeit, dass eine Satelliten-Zwerggalaxie, die erheblich weniger massereich ist als ihr Wirt, in der Lage ist, wiederholte massive Ereignisse der Sternentstehung zu induzieren, an denen ein wichtiger Teil ihrer Scheibe beteiligt ist, ist bemerkenswert, schreiben die Autoren in ihrer Arbeit. „Alle Beweise scheinen darauf hinzudeuten, dass wiederkehrende Wechselwirkungen zwischen der Milchstraße und der Sgr-Zwerggalaxie hinter solchen Verbesserungen stehen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Satelliten mit geringer Masse nicht nur die Scheibendynamik der Milchstraße beeinflussen, sondern auch bemerkenswerte Ereignisse der Sternentstehung in ihrer gesamten Scheibe auslösen können.“

Diese Studie spricht für den enormen Beitrag, den die Gaia-Mission zu unserem Verständnis der Milchstraße geleistet hat. Die erste fünfjährige Mission wurde 2013 gestartet und endete im September 2019. Jetzt wurde sie bis Ende 2022 verlängert. Es gab zwei Datenfreigaben von Gaia und unzählige Artikel, die auf diesen Daten basieren.

„Einige Bestimmungen zur Sternentstehungsgeschichte in der Milchstraße gab es schon früher, basierend auf Daten aus den frühen 1990er Jahren der ESA.“ Hipparcos Mission“, sagte Timo Prusti, Wissenschaftler des ESA-Gaia-Projekts. „Aber diese Beobachtungen konzentrierten sich auf die unmittelbare Nachbarschaft der Sonne. Es war nicht wirklich repräsentativ und konnte daher die Ausbrüche der Sternentstehung, die wir jetzt sehen, nicht aufdecken.“

Eine Himmelsansicht von Sternen in unserer Galaxie – der Milchstraße – und benachbarten Galaxien, basierend auf dem ersten Beobachtungsjahr des ESA-Satelliten Gaia von Juli 2014 bis September 2015.
Diese Karte zeigt die Dichte der von Gaia beobachteten Sterne in jedem Teil des Himmels. Hellere Regionen weisen auf dichtere Konzentrationen von Sternen hin, während dunklere Regionen Flecken des Himmels entsprechen, in denen weniger Sterne beobachtet werden. Die beiden großen weißen Flecken unten und rechts sind die Großen und Kleinen Magellanschen Wolken. Quelle: ESA / Gaia / DPAC / A. Moitinho & M. Barros, CENTRA – Universität Lissabon.

Aber Gaias Reichweite hat das geändert. „Dies ist wirklich das erste Mal, dass wir eine detaillierte Sternentstehungsgeschichte der Milchstraße sehen. Es ist ein Beweis für die wissenschaftliche Kraft von Gaia, die sich in unzähligen bahnbrechenden Studien in nur wenigen Jahren immer wieder manifestiert hat.“

Mehr:

• Pressemitteilung: Galaktischer Absturz könnte die Bildung des Sonnensystems ausgelöst haben
• Forschungsbericht: Der wiederkehrende Einfluss des Schütze-Zwergs auf die Sternentstehungsgeschichte der Milchstraße
• Universum heute: Die Milchstraße kräuselt sich immer noch von einer galaktischen Kollision vor Millionen von Jahren