Wir befinden uns im zweiten Leben der Milchstraße. Sternentstehung wurde für Milliarden von Jahren geschlossen

Seit der Geburt der modernen Astronomie haben Wissenschaftler versucht, das volle Ausmaß der Milchstraße und erfahren Sie mehr über seine Struktur, Entstehung und Entwicklung. Nach aktuellen Theorien wird allgemein angenommen, dass sich die Milchstraße kurz nach dem Urknall (vor etwa 13,51 Milliarden Jahren) gebildet hat. Dies war das Ergebnis des Zusammentreffens der ersten Sterne und Sternhaufen sowie der Ansammlung von Gas direkt aus dem galaktischen Halo.

Seitdem sollen mehrere Galaxien mit der Milchstraße verschmolzen sein, was die Bildung neuer Sterne auslöste. Aber nach a neue Studie von einem Team japanischer Forscher hat unsere Galaxie eine turbulentere Geschichte hinter sich als bisher angenommen. Ihren Erkenntnissen zufolge durchlebte die Milchstraße eine schlafende Ära zwischen zwei Perioden der Sternentstehung, die Milliarden von Jahren dauerte, und starb effektiv, bevor sie wieder zum Leben erwachte.

Ihre Studie mit dem Titel „ Die Bildung von Sternen in der Nachbarschaft der Sonne in zwei Generationen, die 5 Milliarden Jahre voneinander entfernt sind Ohren “, erschien kürzlich in der wissenschaftlichen ZeitschriftNatur.Die Studie wurde von Masafumi Noguchi, einem Astronomen der Astronomisches Institut der Universität Tohoku , Japan. Mit einer neuen Idee, die als „Cold Flow Accretion“ bekannt ist, berechnete Noguchi die Entwicklung der Milchstraße über einen Zeitraum von 10 Milliarden Jahren.

Schematische Darstellung zweier Stadien der Sternentstehung in der Milchstraße nach Noguchi. Bildnachweis: M. Noguchi/Natur/M. Haywoodet al. (2016)/ mit freundlicher Genehmigung wiedergegeben © ESO

Diese Idee der Akkretion von kaltem Gas wurde zuerst von Avishai Dekel – dem Andre-Aisenstadt-Lehrstuhl für Theoretische Physik an der Hebräischen Universität in Jerusalem – und seinen Kollegen vorgeschlagen, um zu erklären, wie Galaxien während ihrer Entstehung Gas aus dem umgebenden Weltraum akkretieren. Das Konzept der zweistufigen Bildung wurde in der Vergangenheit auch von Yuval Birnboim – einem leitenden Dozenten an der Hebräischen Universität – und Kollegen vorgeschlagen, um die Entstehung massereicherer Galaxien in unserem Universum zu erklären.

Nachdem Noguchi jedoch ein Modell der Milchstraße unter Verwendung von Zusammensetzungsdaten ihrer Sterne erstellt hatte, kam er zu dem Schluss, dass auch unsere eigene Galaxie zwei Stadien der Sternentstehung erlebte. Nach seiner Studie lässt sich die Geschichte der Milchstraße anhand der elementaren Zusammensetzungen ihrer Sterne erkennen, die sich aus der Zusammensetzung des Gases ergeben, aus dem sie entstehen.

Bei der Betrachtung der Sterne in der Nachbarschaft von Solar haben viele astronomische Untersuchungen festgestellt, dass es zwei Gruppen mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung gibt. Einer ist reich an Elementen wie Sauerstoff, Magnesium und Silizium (Alpha-Elemente), während der andere reich an Eisen ist. Der Grund für diese Dichotomie ist seit langem ein Rätsel, aber Noguchis Modell bietet eine mögliche Antwort.

Nach diesem Modell begann die Milchstraße, als sich kalte Gasströme in die Galaxie einlagerten und zur Bildung der ersten Generation von Sternen führten. Dieses Gas enthielt Alpha-Elemente als Ergebnis kurzlebiger Typ-II-Supernovae – bei denen ein Stern am Ende seines Lebenszyklus einen Kernkollaps erleidet und dann explodiert – und diese Elemente in das intergalaktische Medium freisetzten. Dies führte dazu, dass die erste Generation von Sternen reich an Alpha-Elementen war.

Modellvorhersage für drei verschiedene Regionen der Milchstraße. Bildnachweis: M. Noguchi/Natur/M. Haywoodet al. (2016)/mit freundlicher Genehmigung wiedergegeben © ESO

Dann, vor etwa 7 Milliarden Jahren, traten Stoßwellen auf, die das Gas auf hohe Temperaturen erhitzten. Dies führte dazu, dass das kalte Gas nicht mehr in unsere Galaxie strömte und die Sternentstehung aufhörte. Eine zwei-Milliarden-jährige Ruhephase setzte sich in unserer Galaxie fort. Während dieser Zeit injizierten langlebige Supernovae vom Typ Ia – die in Doppelsystemen vorkommen, in denen ein Weißer Zwerg allmählich Material von seinem Begleiter absaugt – Eisen in das intergalaktische Gas und veränderten seine elementare Zusammensetzung.

Im Laufe der Zeit begann sich das intergalaktische Gas durch die Emission von Strahlung abzukühlen und begann vor 5 Milliarden Jahren zurück in die Galaxie zu fließen. Dies führte zu einer zweiten Generation von Sternentstehung, zu der auch unsere Sonne gehörte, die reich an Eisen war. Obwohl die zweistufige Bildung in der Vergangenheit für viel massereichere Galaxien nahegelegt hat, konnte Noguchi bestätigen, dass das gleiche Bild für unsere eigene Milchstraße gilt.

Darüber hinaus haben andere Studien gezeigt, dass dies auch für den nächsten Nachbarn der Milchstraße, den Andromeda-Galaxie . Kurz gesagt sagt Noguchis Modell voraus, dass massereiche Spiralgalaxien eine Lücke in der Sternentstehung aufweisen, während kleinere Galaxien kontinuierlich Sterne bilden.

Zukünftig werden Beobachtungen bestehender und nächster Teleskopgenerationen wahrscheinlich weitere Beweise für dieses Phänomen liefern und uns viel mehr über die Galaxienentstehung sagen. Auf dieser Grundlage werden Astronomen auch in der Lage sein, immer genauere Modelle der Entwicklung unseres Universums im Laufe der Zeit zu erstellen.

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