Eine Erdnuss aus Sternen

  • 12. September 2013

Die bislang beste 3D-Karte vom Zentralbereich der Milchstraße zeigt eine X-förmige Sternverteilung.

Zwei Gruppen von Astronomen haben mit Daten von ESO-Teleskopen die bisher beste dreidimensionale Karte des Zentralbereichs unserer Milchstraße erstellt. Dabei stellten sie fest, dass die inneren Regionen aus bestimmten Blickwinkeln X-förmig oder wie eine Erdnuss aussehen. Dieses Ergebnis legt nahe, die Milchstraße habe ursprünglich aus einer reinen Sternscheibe bestanden, in der sich dann ein dünner Balken bildete, bevor durch eine weitere Verbiegungsinstabilität der „Erdnuss-Bulge“ entstand, den wir heute sehen. Die neue Karte lässt sich nun nutzen, um weitergehende detaillierte Untersuchungen der Dynamik und Evolution unserer Milchstraße durchzuführen.

Milchstraße von der Seite

Abb.: So könnte die Milchstraße von der Seite aussehen. Der zentrale Bulge erscheint als ein erdnussförmiger, glühender Ball aus Sternen und die Spiralarme und ihre zugehörigen Staubwolken bilden ein schmales Band. (Bild: M. Kornmesser, ESO / R. Hurt, NASA, JPL / Caltech)

Einer der wichtigsten und massereichsten Teile unserer Heimatgalaxie ist der Bulge, eine zentrale Verdickung der Milchstraße. Diese riesige Wolke aus etwa zehn Milliarden Sternen hat einen Durchmesser von Tausenden von Lichtjahren. Frühere Beobachtungen hatten bereits angedeutet, er könnte eine X-förmige Struktur besitzen. Nun haben zwei Forschergruppen anhand neuer Beobachtungen von mehreren ESO-Teleskopen einen viel klareren Blick auf die Struktur des Bulge bekommen.

Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Extraterrestische Physik (MPE) in Garching haben die VVV-Nahinfrarot-Durchmusterung des VISTA-Teleskops am Paranal-Observatorium der ESO in Chile verwendet. Diese neue, öffentlich zugängliche Durchmusterung kann dreißig Mal leuchtschwächere Sterne detektieren als frühere Bulge-Durchmusterungen. Das Astronomenteam hat insgesamt 22 Millionen Sterne identifiziert, die zu einer Unterklasse der Roten Riesen gehören und deren wohlbekannte Eigenschaften es erlauben, ihre Entfernungen zu bestimmen. „Aus dieser Sternverteilung können wir dann eine dreidimensionale Karte des galaktischen Bulges erstellen”, erklärt Christopher Wegg vom MPE. Dabei zeigte sich, dass die innere Region unserer Galaxie von der Seite wie eine Erdnuss aussieht.

Horizontale Projektion der 3D-Karte

Abb.: Horizontale Projektion der 3D-Karte: Die Milchstraße von der Seite. Die X-förmige Struktur ist sehr ausgeprägt. Aufgrund der unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten des Bulges und der Sonne um das Zentrum der Milchstraße, hätte man das Zentrum der Milchstraße vor etwa 65 Millionen Jahren in dieser X-Form gesehen. Das zentrale Band, hier weiß eingezeichnet, wurde wegen des hohen Staubanteils in diesem Bereich aus der Analyse ausgeschlossen. (Bild: MPE)


Ein weiteres Team von der Pontificia Universidad Católica de Chile und von der ESO in Santiago de Chile hat eine andere Herangehensweise gewählt, um die Struktur des Bulge zu ermitteln. Durch den Vergleich von Bildern, die im Abstand von elf Jahren mit dem MPG/ESO 2,2-Meter-Teleskop aufgenommen wurden, konnten sie die winzigen Verschiebungen messen, die durch die Bewegungen der Sterne im Bulge über den Himmel verursacht werden. Kombiniert mit Messungen der Bewegungen derselben Sterne zur Erde hin oder von ihr weg, ließen sich die Bewegungen von mehr als dreihundert Sternen in drei Dimensionen kartieren.

„Es ist das erste Mal, dass man eine so große Anzahl an Geschwindigkeiten in drei Dimensionen für einzelne Sterne von beiden Seiten des Bulges ermitteln konnte”, sagt Sergio Vásquez von der Pontificia Universidad . „Die Sterne, die wir beobachtet haben, scheinen entlang der Arme eines X-förmigen Bulges zu wandern, während ihre Umlaufbahnen sie auf und ab und dabei sogar aus der Ebene der Milchstraße heraus führen. Das alles passt sehr gut zu den Vorhersagen aktueller Modelle.”

Demnach war die Milchstraße anfangs eine reine Scheibe aus Sternen, die vor Milliarden von Jahren einen flachen Balken gebildet haben. Dessen innerer Teil hat sich anschließend gewölbt und die dreidimensionale, erdnussförmige Gestalt angenommen, die in den neuen Beobachtungen zu sehen ist.

ESO / MPE / AH

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