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Astronomie+Physik

Sternbildungsschübe in unserer Milchstraße

SAgittarius-Zwerggalaxie und Milchstraße
Die Sagittarius-Zwerggalaxie ist mehrfach durch die Milchstraße hindurch gewandert. (Bild: ESA)

Wenn Galaxien kollidieren oder einander zu nahe kommen, kann dies prägende Auswirkungen haben – das gilt auch für unsere Milchstraße. Jetzt haben Astronomen festgestellt, dass einer unserer kleinen Nachbarn, die Sagittarius-Zwerggalaxie, einen entscheidenden Einfluss auf die Sternbildung in unserer Galaxie gehabt haben könnte. Denn diese Zwerggalaxie wanderte gleich dreimal in den letzten knapp sechs Milliarden Jahren durch die Milchstraße hindurch. Dies verursachte jedes Mal einen starken Schub der Sternbildung, wie die Forscher berichten. Bei dem ersten dieser Sternbildungsschübe vor rund 5,7 Milliarden Jahren könnte auch unsere Sonne entstanden sein.

Die Milchstraße bewegt sich nicht isoliert durch das All, sondern hat im Laufe ihrer Geschichte immer wieder enge Annäherungen oder sogar heftige Kollisionen mit Nachbargalaxien erlebt. Bei einem Teil dieser Karambolagen kamen beide Partner glimpflich davon und tauschten nur Gase und Sterne untereinander aus. Vor rund zehn Milliarden Jahren erlebte die Milchstraße jedoch eine so heftige Kollision mit einer Zwerggalaxie, dass diese komplett zerrissen wurde. Aus den Überresten und den innerhalb unserer Galaxie umhergeschleuderten Sternen entstand wahrscheinlich erst die dichte „Sternenbeule“ im Milchstraßenzentrum und auch ein Großteil des umgebenden Halo. Beobachtungen von Kollisionen anderer Galaxien belegen zudem, dass solche Ereignisse oft zu Phasen verstärkter Sternbildung in den Kollisionspartnern führen. Die starken Turbulenzen fördern den Kollaps von Gaswolken und damit die Entstehung neuer Sterne.

Sternbildungsschübe nach Galaxienpassage

Einen wichtigen Einflussfaktor auf die Sternbildung unserer Milchstraße haben nun Astronomen um Tomás Ruiz-Lara vom Astrophysikalischen Institut der Kanaren auf Teneriffa identifiziert. „Aus existierenden Modellen weiß man, dass die Sagittarius-Zwerggalaxie schon dreimal in die Milchstraße gestürzt ist – vor knapp sechs Milliarden Jahren, vor zwei Milliarden Jahren und vor rund einer Milliarde Jahren“, erklärt Ruiz-Lara. Zurzeit liegt diese elliptische Zwerggalaxie rund 50.000 Lichtjahre vom Milchstraßenzentrum entfernt und umfasst rund eine Milliarde zumeist alter Sterne. Der Theorie nach bewegte sie sich bei ihren Kollisionen von oben oder unten durch die Sternenscheibe unserer Galaxie hindurch. Um herauszufinden, welche Folgen diese Passagen hatten, haben die Astronomen den mithilfe von Daten des Gaia-Satelliten der ESA angelegten Sternenkatalog durchmustert und die Leuchtkraft, Entfernungen und Temperaturfarben von Sternen in einem Umkreis von rund 6500 Lichtjahren um die Sonne analysiert.

Aus diesen Daten konnten die Astronomen auf das Alter und damit den Entstehungszeitpunkt dieser Sterne schließen. „Wir haben dann die Zeiten, an denen wir eine verstärkte Sternbildung feststellten, mit denen verglichen, zu denen die Sagittarius-Zwerggalaxie in die Milchstraße gefallen ist“, erklären die Astronomen. Tatsächlich stellten sie einen Zusammenhang fest: „Wir haben drei Perioden starker Sternbildung gefunden, die vor 5,7 Milliarden Jahren, vor 1,9 Milliarden Jahren und vor einer Milliarde Jahren ihren Höhepunkt hatten“, berichtet Ruiz-Lara. „Das korrespondiert mit der Zeit, zu der die Sagittarius-Galaxie durch die Scheibe der Milchstraße hindurchgewandert sein soll.“ Diese Kollisionen könnten demnach Gas und Staub in unserer Galaxie so in Bewegung versetzt haben, dass es vielerorts zum Kollabieren der Gaswolken kam und damit zur Geburt neuer Sterne. „Dies ist das erste Mal, dass wir die Sternbildungsgeschichte der Milchstraße so detailliert aufgeschlüsselt haben“, kommentiert der nicht an der Studie beteiligte Gaia-Projektwissenschaftler Timo Prusti.

Anstoß für die Bildung unserer Sonne?

Besonders spannend könnte dabei die erste dieser Kollisionen vor rund 5,7 Milliarden Jahren sein. Denn sie ereignete sich kurz vor dem Sternbildungs-Schub, bei dem dann vor rund 4,7 Milliarden Jahren unsere Sonne entstand. „Die Sonne bildete sich zu der Zeit, als die Sterne sich im Nachgang der ersten Passage von Sagittarius formten“, sagt Ruiz-Laras Kollege Carme Gallart. „Wir wissen zwar nicht, ob die Gas- und Staubwolke, in der die Sonne entstand, im Zuge der Sagittarius-Passage kollabierte oder nicht. Aber es ist ein durchaus denkbares Szenario, weil das Alter der Sonne gut zu einem Stern passt, der als Ergebnis dieser Kollision entstanden ist.“ Demnach könnten wir unsere Existenz letztlich erst dieser galaktischen Karambolage mit unserem kleineren Nachbarn verdanken. „Sagittarius hat demnach nicht nur die Struktur und stellare Dynamik unserer Milchstraße beeinflusst, sie hat auch dazu beigetragen, dass sie gewachsen ist“, sagt Gallart.

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Für die Sagittarius-Zwerggalaxie allerdings gingen diese wiederholten Kollisionen weit weniger positiv aus. Denn die Beobachtungen sprechen dafür, dass sie schon bei ihrer ersten Passage einen Großteil ihres Gases verlor. Dadurch fehlte der Materialnachschub für neue Sterne und die Sternbildung in der Zwerggalaxie erhielt einen starken Dämpfer, wie die Astronomen erklären. Mit jeder Passage verlor Sagittarius zudem weiteres Gas und wurde kleiner.

Quelle: Tomás Ruiz-Lara (Instituto de Astrofísica de Canarias, Teneriffa) et al., Nature Astronomy, doi: 10.1038/s41550-020-1097-0

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