Trotz jahrtausendelanger Forschung und Beobachtung wissen Astronomen noch viel nicht über die Milchstraße. Derzeit schätzen Astronomen, dass es 100.000 bis 180.000 Lichtjahre umfasst und aus 100 bis 400 Milliarden Sternen besteht. Darüber hinaus gibt es seit Jahrzehnten ungelöste Fragen darüber, wie sich die Struktur unserer Galaxie im Laufe von Milliarden von Jahren entwickelt hat.
Zum Beispiel haben Astronomen lange vermutet, dass galaktischer Lichthof von - riesigen Strukturen von Sternen, die über und unter der flachen Scheibe der Milchstraße kreisen - aus Trümmern gebildet wurde, die von kleineren Galaxien zurückgelassen wurden, die mit der Milchstraße verschmolzen. Laut einer neuen Studie eines internationalen Teams von Astronomen scheint es jedoch so zu sein, dass diese Sterne aus der Milchstraße stammen, dann aber rausgeschmissen wurden.
Die Studie erschien kürzlich in der Zeitschrift Natur unter dem Titel „Zwei chemisch ähnliche Sternüberdichten 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.
Für ihre Studie stützte sich das Team auf Daten des W.M. Keck-Observatorium zur Bestimmung der chemischen Häufigkeitsmuster von 14 Sternen im galaktischen Lichthof. Diese Sterne befanden sich in zwei verschiedenen Halostrukturen - der Triangulum-Andromeda (Tri-And) und der A13-Sternüberdichte -, die etwa 14.000 Lichtjahre über und unter der Milchstraßenscheibe liegen.
Wie Bergemann in einer Pressemitteilung des Keck Observatory erklärte:
„Die Analyse der chemischen Häufigkeit ist ein sehr leistungsfähiger Test, mit dem auf ähnliche Weise wie beim DNA-Matching die Elternpopulation des Sterns identifiziert werden kann. Es ist bekannt, dass verschiedene Elternpopulationen wie die Milchstraße oder der Halo, Zwergsatellitengalaxien oder Kugelhaufen radikal unterschiedliche chemische Zusammensetzungen aufweisen. Sobald wir wissen, woraus die Sterne bestehen, können wir sie sofort mit ihren Elternpopulationen verknüpfen. “
Das Team erhielt auch Spektren von einem weiteren mit dem Very Large Telescope (VLT) des European Southern Observatory in Chile. Beim Vergleich der chemischen Zusammensetzungen dieser Sterne mit denen anderer kosmischer Strukturen stellten die Wissenschaftler fest, dass die chemischen Zusammensetzungen nahezu identisch waren. Sie waren nicht nur innerhalb und zwischen den untersuchten Gruppen ähnlich, sondern stimmten auch eng mit den Häufigkeitsmustern der Sterne auf der äußeren Scheibe der Milchstraße überein.
Daraus folgerten sie, dass diese Sternpopulation im Galaktischen Halo in der Milchstraße gebildet wurde, sich dann aber an Orte oberhalb und unterhalb der Galaktischen Scheibe verlagerte. Dieses Phänomen ist als „galaktische Räumung“ bekannt, bei der Strukturen von der Ebene der Milchstraße verdrängt werden, wenn eine massive Zwerggalaxie die galaktische Scheibe passiert. Dieser Prozess verursacht Schwingungen, die Sterne von der Scheibe auswerfen, unabhängig davon, in welcher Bewegung sich die Zwerggalaxie bewegt.
„Die Schwingungen können mit Schallwellen in einem Musikinstrument verglichen werden“, fügte Bergemann hinzu. "Wir nennen dieses" Klingeln "in der Milchstraße" Galaktoseismologie ", was vor Jahrzehnten theoretisch vorhergesagt wurde. Wir haben jetzt die klarsten Beweise für diese Schwingungen in der Scheibe unserer Galaxie, die bisher erhalten wurden! "
Möglich wurden diese Beobachtungen durch das hochauflösende Echelle-Spektrometer (HiRES) am Keck-Teleskop. Als Judy Cohen erklärte die Kate Van Nuys Page Professorin für Astronomie an der Caltech und Mitautorin der Studie:
„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. Durch gutes Zeigen und reibungslosen Betrieb kann man in nur wenigen Beobachtungsnächten Spektren von mehr Sternen erhalten. Die Spektren in dieser Studie wurden in nur einer Nacht der Keck-Zeit erhalten, was zeigt, wie wertvoll selbst eine einzige Nacht sein kann. “
Diese Ergebnisse sind aus zwei Gründen sehr aufregend. Einerseits zeigt es, dass Halosterne wahrscheinlich aus der galaktischen Denkscheibe stammen - einem jüngeren Teil der Milchstraße. Andererseits zeigt es, dass die Scheibe der Milchstraße und ihre Dynamik viel komplexer sind als bisher angenommen. Wie Allyson Sheffield vom LaGuardia Community College / CUNY und Mitautor des Papiers sagte:
„Wir haben gezeigt, dass es ziemlich häufig vorkommt, dass Gruppen von Sternen auf der Scheibe in weiter entfernte Bereiche innerhalb der Milchstraße verlagert werden - nachdem sie von einer eindringenden Satellitengalaxie„ rausgeschmissen “wurden. Ähnliche chemische Muster können auch in anderen Galaxien gefunden werden, was auf eine mögliche galaktische Universalität dieses dynamischen Prozesses hinweist. “
Als nächsten Schritt planen die Astronomen, die Spektren zusätzlicher Sterne in den Tri-And- und A13-Überdichten sowie von Sternen in anderen Sternstrukturen weiter von der Scheibe entfernt zu analysieren. Sie planen auch, die Massen und das Alter dieser Sterne zu bestimmen, damit sie die Fristen für diese galaktische Räumung einschränken können.
Am Ende scheint es, dass eine andere seit langem bestehende Annahme zur galaktischen Evolution aktualisiert wurde. In Kombination mit den laufenden Bemühungen, die Kerne von Galaxien zu untersuchen - um zu sehen, wie ihre supermassiven schwarzen Löcher und ihre Sternentstehung zusammenhängen - scheinen wir dem Verständnis der Entwicklung unseres Universums im Laufe der Zeit näher zu kommen.
