Vor 300 bis 900 Millionen Jahren kollidierte unsere Milchstraße fast mit der Zwerggalaxie des Schützen. Daten aus der Gaia-Mission der ESA zeigen die anhaltenden Auswirkungen dieses Ereignisses, bei dem sich Sterne wie Wellen auf der Oberfläche eines Teichs bewegen. Die galaktische Kollision ist Teil einer fortschreitenden Kannibalisierung der Zwerggalaxie durch die viel größere Milchstraße.
"Am Anfang waren die Funktionen für uns sehr seltsam." - Teresa Antoja, leitende Forscherin, Universität von Barcelona, Spanien.
Gaias wichtigstes wissenschaftliches Ziel ist es, eine Milliarde Sterne in unserer galaktischen Nachbarschaft zu untersuchen. Es erstellt eine präzise 3D-Karte der Milchstraße und beantwortet Fragen zum Ursprung und zur Entwicklung unserer Galaxie. Die ESA startete Gaia 2013 auf einer geplanten Fünfjahresmission.
Gaia entdeckte die Begegnung zwischen der Milchstraße und der Zwerggalaxie des Schützen, indem er die Bewegung der Sterne in der galaktischen Scheibe der Milchstraße abbildete. Gaia misst genau die Positionen und genauen Geschwindigkeiten von einer Milliarde Sternen. Das Raumschiff erarbeitete den sogenannten "Phasenraum" für eine Teilmenge von einigen Millionen Sternen, indem es die dreidimensionalen Geschwindigkeiten für diese Sterne schätzte. Dieser Phasenraum oder die Kombination von Position und Geschwindigkeit ermöglichte es Wissenschaftlern, die Sternbewegung von Sternen in der Scheibe zu untersuchen.
"Ich war ein bisschen schockiert und dachte, es könnte ein Problem mit den Daten geben, weil die Formen so klar sind." - Teresa Antoja, Universität Barcelona, Spanien.
Die Sternbewegungen im Phasenraum zeigten etwas Schockierendes und Unerwartetes. Die leitende Forscherin Teresa Antoja von der Universität von Barcelona in Spanien war schockiert über die Daten. Sie dachte, dass es ein Problem in den Daten geben muss. Ein schneckenartiges Muster, das noch nie zuvor gesehen worden war, stach heraus. Das Muster befand sich in der grafischen Darstellung der Höhe der Sterne über oder unter der Ebene der Galaxie, aufgetragen gegen ihre Geschwindigkeit in derselben Richtung. "Am Anfang waren die Funktionen für uns sehr seltsam", sagt Teresa. "Ich war ein bisschen schockiert und dachte, es könnte ein Problem mit den Daten geben, weil die Formen so klar sind."
Aber die Gaia-Mission ist ein riesiges Unternehmen. Es gibt europaweit Datenverarbeitungs- und Analyseteams, die alle Daten getestet haben, bevor sie veröffentlicht wurden. Antoja und ihre Kollegen testeten die Daten auch, um festzustellen, ob die Form durch Fehler angezeigt wurde. Aber ihre Suche nach Fehlern ergab nichts. Sie mussten akzeptieren, dass die ungewöhnliche und unerwartete Form tatsächlich da war.
"Es sieht so aus, als hätten Sie plötzlich die richtige Brille aufgesetzt und sehen alle Dinge, die vorher nicht zu sehen waren", sagt Teresa.
Antoja erkannte, dass die Form enthüllt wurde, weil die Daten von Gaia von so hoher Qualität waren. Es war, als würde man die richtige Brille aufsetzen. Der nächste Schritt bestand darin, herauszufinden, was diese Form verursachte.
Die Wellen in den Sternen der Milchstraße waren wie Wellen auf einem Teich. „Es ist ein bisschen so, als würde man einen Stein in einen Teich werfen, der das Wasser als Wellen und Wellen verdrängt“, erklärt Teresa. Die Oberfläche eines Teiches beruhigt sich jedoch ziemlich schnell. Die Bewegung der Sterne dauert seit Hunderten von Millionen von Jahren an.
Sobald das Team wusste, dass sie etwas Reales sahen, begannen sie, die Ursache dieser „Wellen“ zu untersuchen. Was war mit der Milchstraße passiert, um sie zu produzieren?
Die Milchstraße ist wie viele große Galaxien ein Kannibale. Eine Möglichkeit, wie es so groß geworden ist, besteht darin, Sterne von anderen Sternhaufen und anderen Galaxien zu absorbieren. Einmal absorbiert, vermischen sich diese Sterne mit dem Rest der Galaxie. In diesem Fall mischten sich die neuen Mitglieder der Milchstraße jedoch nicht ein.
Amina Helmi arbeitet an der Universität von Groningen in den Niederlanden. Sie ist Mitarbeiterin des Projekts und die zweite Autorin des resultierenden Papiers. Helmi erinnerte sich an Studien von ihr und anderen Forschern über die Zwerggalaxie des Schützen. Schütze enthält nur wenige zehn Millionen Sterne, weit weniger als die 100 bis 400 Milliarden Sterne in der Milchstraße. Helmi wusste, dass die Milchstraße die Schütze-Galaxie fraß.
Als sich die beiden Galaxien das letzte Mal näherten, kollidierten sie nicht. Aber die Schwerkraft dieser engen Begegnung reichte aus, um einige der Sterne in der Milchstraße zu stören. Genau wie ein geworfener Stein, der die Oberfläche eines Teiches plätschert.
"Dies ist genau die Art von Entdeckung, von der wir gehofft hatten, dass sie aus den Gaia-Daten stammt." - Timo Prusti, Gaia-Projektwissenschaftler bei der ESA.
Die Schätzung für die letzte Begegnung zwischen Schütze und Milchstraße lag vor 200 Millionen bis 1 Milliarde Jahren. Und dieser Zeitrahmen stimmt mit dem durch die Gaia-Daten festgelegten Zeitrahmen überein.
Das klingt sehr überzeugend. "Die Studie impliziert definitiv, dass die Scheibe unserer Galaxie dynamisch jung ist, empfindlich auf Störungen reagiert und sich im Laufe der Zeit verändert", sagte Antoja. Dennoch ist Vorsicht geboten. Die Korrelation zwischen der Bewegung der Sterne in der Scheibe der Milchstraße und der Schützengalaxie basiert auf einfachen Computermodellen und Analysen.
Die Gaia-Daten haben uns noch viel mehr über die Entwicklung der Milchstraße zu lehren. Das Team hinter der Studie beabsichtigt, das gesamte Phänomen genauer zu untersuchen. Es gibt viel zu tun und eine enorme Datenmenge zu durchkämmen.
„Die Entdeckung war einfach; Die Interpretation ist schwieriger. Und das vollständige Verständnis seiner Bedeutung und Implikationen kann mehrere Jahre dauern. “ sagte Amina.
"Dies ist genau die Art von Entdeckung, von der wir gehofft hatten, dass sie aus den Gaia-Daten stammt", fügte Timo Prusti, Gaia-Projektwissenschaftler bei der ESA, hinzu.
- ESA-Pressemitteilung: GAIA gibt Hinweise auf das turbulente Leben unserer Galaxie
- Pressemitteilung der Universität von Barcelona: GAIA entdeckt einen Shake in der Milchstraße
- GAIA Mission Home
- Forschungsbericht: Eine dynamisch junge und gestörte Milchstraßenscheibe
