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Astronomie+Physik

Verbeulte Milchstraße

Milchstraße
Die Milchstraße ist nicht vollkommen flach, sondern s-förmig gewölbt (Illustration) (Bild: Xiaodian Chen)

Unsere Heimatgalaxie ist längst noch nicht vollständig erkundet – im Gegenteil. So haben Astronomen jetzt Indizien dafür entdeckt, dass die Außenbereiche der Milchstraße auffällig „verbeult“ sind. Sie weichen in Bögen nach oben und unten von der ebenen Sternenscheibe ab. Angedeutet hatte sich diese Verformung schon in früheren Studien, jetzt jedoch ist es den Forschern erstmals gelungen, sie mithilfe von sogenannten veränderlichen Sternen näher zu vermessen und Hinweise auf ihre Ursachen zu gewinnen.

Es scheint fast paradox: Gerade weil die Milchstraße unsere kosmische Heimat ist, kennen wir sie weit weniger gut als beispielsweise unser Nachbargalaxie Andromeda. Denn unsere Position mitten in dieser Sternenansammlung macht es uns unmöglich, die Milchstraße als Ganzes zu sehen. So wird der Blick der Astronomen auf die andere Seite der Galaxie von den vielen Sternen und dem Staub und Gas des galaktischen Zentrums verdeckt. Dennoch haben die Astronomen immerhin ein grobes Bild von der Struktur der Milchstraße: Sie gehört demnach zu den Balkenspiralen und besitzt einen zentralen, aufgewölbten „Bulge“, von dem vier Hauptarme und einige kleinere Arme spiralig abgehen. Der Großteil der Spiralarme und Sterne liegt in der flachen Hauptebene der Galaxie.

Cepheiden als Positionsmarker

Soweit das klassische Schema. Doch schon länger gibt es Hinweise darauf, dass vor allem die äußeren Regionen der Milchstraße nicht so eben sind, wie es den Anschein hat. „Wir denken normalerweise, dass Spiralgalaxien ziemlich flach sind, wie Andromeda, die man durch ein Teleskop gut sehen kann“, erklärt Co-Autor Richard de Grijs von der Macquarie University in Sydney. Doch das scheint bei der Milchstraße nicht der Fall zu sein. Wie genau sie jedoch von der ebenen Form abweicht, ließ sich bisher nur grob schätzen. Denn dafür ist es nötig, die Entfernung von Sternen oder anderen Objekten im Außenbereich der Galaxie möglichst präzise zu vermessen.

Dies ist nun de Grijs gemeinsam mit einem Team um Erstautor Xiaodian Chen von den Nationalen Astronomischen Observatorien der chinesischen Akademie der Wissenschaften gelungen. Für ihre Studie hatten sie die Positionen von 1339 veränderlichen Sternen, sogenannten Cepheiden, verfolgt und kartiert. Es handelt sich dabei um junge, massereiche Sterne, die extrem leuchtstark sind, aber regelmäßig Schwankungen ihrer Leuchtkraft zeigen. Weil die Schwankungsperiode und die Leuchtkraft der Cepheiden eng verknüpft sind, lässt sich ihre Entfernung anhand dieser Merkmale gut ermitteln. Indem sie diese Cepheiden als Positionsmarker nutzten, konnten die Forscher so die dreidimensionale Form insbesondere der äußeren Milchstraßenregionen rekonstruieren.

Spiralig verbogen

Es zeigte sich: Sowohl die Sterne als auch das Gas in den Außenregionen der Galaxie liegen nicht flach in der Hauptebene der Sternenscheibe. Stattdessen sind einige Regionen nach oben, andere nach unten ausgebeult. Die Galaxienscheibe ist dadurch von der Seite gesehen leicht s-förmig. „In den äußeren Regionen der Milchstraße haben wir zudem festgestellt, dass die s-förmige Sternenscheibe in einem zunehmend verbogenen Spiralmuster verformt ist“, berichtet de Grijs. Er und seine Kollegen vermuten, dass diese Verformung durch Wechselwirkungen mit der Drehbewegung des Milchstraßenzentrums zustande kommt. Indizien dafür liefern Beobachtungen ähnlicher Verformungsmuster bei rund einem Dutzend anderer Spiralgalaxien.

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„Diese Ergebnisse liefern uns eine neue Kartengrundlage für unsere Erforschung der stellaren Bewegungen in der Galaxie und auch die Ursprünge der Milchstraßenscheibe“, sagt Chens Kollege Licai Deng. Ohne eine klare Vorstellung davon, wie die Milchstraße aussehe, sei es zudem sehr schwer, Entfernungen von der Sonne in die Außenbereiche der Galaxie genau zu ermitteln.

Quelle: Xiaodian Chen (National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences, Peking) et al., Nature Astronomy, doi: 10.1038/s41550-018-0686-7

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