Entstehung von Zwerggalaxien geklärt
Mit Hilfe von Supercomputern simulieren Forscher die Geburt der rotierenden Sternenscheiben.
Das seit über 20 Jahren akzeptierte Modell zur Entstehung der Galaxien besitzt einen peinlichen Schönheitsfehler: Es passt nur für mächtige Sternensysteme, versagt aber für die Mehrheit der Zwerggalaxien, denen in der Mitte die kugelförmige Sternenhäufung fehlt. Die Ungereimtheit ausgeräumt hat nun ein internationales Forscherteam. Mit Hilfe von Supercomputern simulierten die Wissenschaftler die Entstehung einer Zwerggalaxie und machten dabei folgende Beobachtung: Im Mittelpunkt der entstehenden Galaxie explodierten massereiche Sterne als Supernovae und schleuderten dadurch solche riesigen Mengen an Gas und dunkler Materie aus dem Zentrum, dass sich dort nur noch wenige Sterne bilden konnten. Das berichten die Forscher um Fabio Governato von der University of Washington in Seattle.
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Nur geschätzte 15 Prozent der Materie im Universum sind sichtbar, den Rest macht die sogenannte dunkle Materie aus, die kein Licht abstrahlt und sich nur durch ihre Schwerkraft bemerkbar macht: Sie hält die schnell rotierenden Galaxien zusammen. Zwerggalaxien sind ebenfalls rotierende Sternenscheiben, die in einen kugelförmigen Bereich mit dunkler Materie eingebettet sind. Ihr Kern besitzt eine ungewöhnlich konstante Dichte dieser geheimnisvollen Substanz.
Governato und sein Team stellten nun folgende Theorie für die Entstehung solcher Zwerggalaxien auf: Die Supernovae blasen durch ihre Druckwellen gigantische Gasmengen aus dem Mittelpunkt der werdenden Galaxie. Durch die verringerte Masse im Kern der Galaxie reduziert sich auch der Zusammenhalt der dunklen Materie und damit ihre Anziehungskraft: Die Sternenhäufung bleibt aus. Governato veranschaulicht die Vorgänge an einem Beispiel aus unserem Sonnensystem: Würde plötzlich die Sonne entfernt, verschwände die Erde mangels Anziehungskraft in den Weiten des Weltraums.
Mit Hilfe von Supercomputern gelang es den Wissenschaftlern, eine Zwerggalaxie zu berechnen, deren Kern tatsächlich die in der Realität bestätigte konstante Dichte von dunkler Materie besitzt – und dem die Sternenhäufung fehlt. „Das bisherige Galaxien-Modell basierte nur auf einer einfachen Beschreibung, wie und wo Sterne in einer Galaxie geboren werden. Unsere Simulation beruht dagegen auf genauen Beschreibungen der physikalischen Prozesse“, erklärt Governato den Durchbruch, der mit Abermillionen von Supercomputer-Arbeitsstunden erkauft wurde.
Fabio Governato (University of Washington, Seattle) et al.: Nature, doi:10.1038/nature08640, Bd. 463, Nr. 7278, S.203
ddp/wissenschaft.de – Regula Brassel
