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Astronomie+Physik

Blick in die Vergangenheit der Andromedagalaxie

Andromedagalaxie
Die Andromedagalaxie in einer Aufnahme des Herschel-Weltraumteleskops. (Bild: ESA/NASA/JPL-Caltech/NHSC)

Die Andromedagalaxie ist unser Nachbar im All – und ähnlich wie unsere Milchstraße hat sie offenbar eine turbulente Geschichte hinter sich. Denn wie Astronomen berichten, hat sie gleich mehrere andere Galaxien bei Kollisionen in sich aufgenommen. In den zwei Hauptphasen dieser Akkretion wuchs sie dadurch um rund 300 Milliarden Sonnenmassen an. Indizien für diese Ereignisse liefern die Bewegungen von Kugelsternhafen im Halo der Galaxie, die auf ihren möglichen Ursprung in diesen „vereinnahmten“ Galaxien hindeuten.

Galaxien sind keine isolierten Gebilde im Kosmos – im Gegenteil. Im Laufe ihrer Entwicklung kommt es immer wieder zu nahen Begegnungen und Kollisionen mit benachbarten Zwerggalaxien oder Galaxien. Auch unsere Milchstraße hat schon mehrere solcher Kollisionen hinter sich, wie Astronomen anhand von Sternenströmen mit auffallend abweichendem Verhalten ermittelt haben. Rund die Hälfte aller Atome in unserer Galaxie könnte sogar extragalaktischen Ursprungs sein. Auch bei unserem galaktischen Nachbarn, der rund zweieinhalb Millionen Lichtjahre entfernten Andromedagalaxie, vermuten Astronomen mindestens eine größere Kollision. Demnach könnte sie vor rund zwei Milliarden Jahren mit M32p, der einst drittgrößten Galaxie der Lokalen Gruppe, zusammengestoßen sein. Relikte davon sind der Große Sternenstrom sowie möglicherweise eine Zwerggalaxie.

Kugelsternhaufen als Zeugen der Vergangenheit

Doch abgesehen von diesem galaktischen Zusammenstoß ist bisher nur wenig über die Geschichte der auch M31 genannten Andromedagalaxie bekannt. „Andromeda hat einen viel größeren und deutlich komplexeren stellaren Halo als die Milchstraße“, sagt Erstautor Dougal Mackey von der Australian National University in Canberra. „Das deutet darauf hin, dass sie weit mehr Galaxien kannibalisiert hat, wahrscheinlich auch größere.“ Um Hinweise auf diese Ereignisse zu finden, haben Mackey und sein Team nun Kugelsteinhaufen im Außenbereich der Andromedagalaxie näher untersucht. Denn gängiger Theorie nach sind viele Sternenströme und Sternhaufen im galaktischen Halo häufig Überbleibsel von einst vereinnahmten Nachbargalaxien. Ihr „fremder“ Ursprung verrät sich dabei unter anderem darin, dass ihre Bewegung in Tempo und Ausrichtung von dem der Restgalaxie abweichen.

„Indem wir die Relikte der kleineren Galaxien über die übriggeblieben Kugelsternhaufen nachverfolgten, konnten wir rekonstruieren, wie und wann Andromeda sie angezogen und sich einverleibt hat“, sagt Mackey. Dabei zeigte sich, dass es zwei deutlich voneinander verschiedenen Populationen solcher Kugelsternhaufen gibt, die senkrecht zueinander rotieren. „Wir interpretieren diese Haufenpopulationen als Indizien für zwei große Akkretionsepochen, die wahrscheinlich Milliarden von Jahren auseinander lagen, so die Astronomen. Die erste dieser Epochen könnte schon bis zu zehn Milliarden Jahre zurückliegen, denn die Relikte dieser Kollisionen sind inzwischen stark zerstreut und kaum noch voneinander abgrenzbar, wie die Forscher berichten. Deshalb ist auch unklar, ob es damals eine große Kollision gab oder Andromeda mit mehreren kleineren Nachbargalaxien verschmolz.

Zweite Phase der „Vereinnahmung“

Die zweite Phase des galaktischen „Kannibalismus“ liegt weniger lang zurück – die letzten dieser Kollisionen könnte die Andromedagalaxie erst vor gut einer Milliarde Jahre erlebt haben, so Mackey und sein Team. Denn die Relikte dieser Ereignisse bilden noch immer gut abgrenzbare Sternenströme und Sternengruppen im Halo. „Sie repräsentieren eindeutig Trümmer von einer oder mehreren Akkretionen, die sich erst vor relativ kurzer Zeit ereignet haben“, so die Astronomen. „Allerdings können wir zurzeit noch nicht sagen, ob es sich um die Verschmelzung mit einer großen Vorläufergalaxie handelte oder um Kollisionen mit mehreren kleineren Satellitengalaxien.“ In diese Akkretionsepoche fällt vermutlich auch die aufgrund von früheren Studien vermutete Kollision der Andromedagalaxie mit M32p, wie die Forscher erklären.

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Die Geschichte der Andromedagalaxie besser zu kennen, könnte dabei helfen vorherzusagen, wie sich unser Nachbar, aber auch unsere Heimatgalaxie weiterentwickeln werden. „Die Milchstraße ist auf Kollisionskurs mit Andromeda“, erklärt Mackey. „Zu wissen, wem unsere Galaxie dann gegenübersteht, ist hilfreich, um ihr zukünftiges Schicksal herauszufinden.“ Gleichzeitig bietet die nahe Spiralgalaxie aber auch eine Chance, Rückschlüsse auf die Vergangenheit unserer eigenen Galaxie zu ziehen. „Manchmal kann es einfacher sein, andere, unserer Milchstraße ähnliche Objekte zu erforschen, weil wir in ihr leben – und das macht bestimmte Beobachtungen schwierig“, sagt Mackey.

Quelle: Dougal Mackey (Australian National University, Canberra) et al., Nature, doi: 10.1038/s41586-019-1597-1

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