Die Milchstraße geschüttelt und gerührt

20. Januar 2013. Ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Ivan Minchev vom Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) hat einen Weg gefunden die Entstehungsgeschichte der Milchstraße in neuer Detailtiefe zu rekonstruieren. Maßgeblich für die jetzt publizierten Ergebnisse ist die Untersuchung eines Datensets von Sternen im Umkreis der Sonne.

Ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Ivan Minchev vom Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) hat einen Weg gefunden, mit der sich die Entstehungsgeschichte der Milchstraße in einer neuen Detailtiefe rekonstruieren lässt. Maßgeblich für die jetzt publizierten Ergebnisse ist die Untersuchung eines Datensets von Sternen im Umkreis der Sonne.

Die Astronomen untersuchten wie die Bewegung von Sternen senkrecht zur galaktischen Scheibe von ihrem Alter abhängt. Da eine direkte Bestimmung des Alters von Sternen schwierig ist, analysierten sie zunächst die chemische Zusammensetzung der Sterne: Das Verhältnis von Magnesium zu Eisen (Mg/Fe) weist auf ein hohes Alter hin. Für Ihre Studie nutzte das Team von Ivan Minchev hochaufgelöste Daten des RAdial Velocity Experiments (RAVE) über Sterne im weiteren Umkreis der Sonne. Die Wissenschaftler stellten fest, dass die Faustformel „je älter ein Stern ist, desto schneller bewegt er sich senkrecht zur galaktischen Scheibe" nicht für jene Sterne mit dem höchsten Magnesium-Eisen-Verhältnis zutrifft. Bei diesen ist ganz im Gegenteil ein extremer Abfall der vertikalen Geschwindigkeit zu beobachten.

Die Wissenschaftler verglichen daraufhin die Beobachtungsdaten mit astronomischen Simulationen. Eine Erklärung für ihre Beobachtungen fanden sie in den sogenannte "Merger-Effekte“, bei denen kleinere Galaxien in den Galaxienorbit eintreten. Astronomen gehen von Hunderten solcher Kollisionen in der Entstehungsgeschichte der Milchstraße aus. Merger-Effekte wirken sich insbesondere auf die Sterne am Galaxienrand aus, da diese den Kräften der eindringenden Körpern unmittelbar ausgesetzt sind. Dies führt zu einer Geschwindigkeitssteigerung der betroffenen Sterne und zu einer Erhöhung ihres Bewegungsradius senkrecht zur galaktischen Scheibe. Sterne, die sich eher im Zentrum der Milchstraße befinden, sind hingegen nur wenig beeinflusst von eindringenden Galaxien und keiner zusätzlichen Bewegungsenergie ausgesetzt. Sie migrieren erst zeitversetzt, bedingt durch von Mergern ausgelöste Spiralkräfte, vom Galaxienzentrum weg Richtung Sonne und verfügen über eine vernachlässigbare senkrechte Bewegungsgeschwindigkeit. Dies erklärt warum wir heute Sterne im Umkreis der Sonne beobachten können, die zwar ein ähnliches Alter haben, sich in ihrer Geschwindigkeit jedoch stark voneinander unterscheiden.

AIP-Wissenschaftler Ivan Minchev: „Mit unseren Ergebnissen wird es möglich sein, die Entwicklung unserer Heimatgalaxie genauer als zuvor nachzuzeichnen und zwar indem wir uns anschauen, welche Sterne um uns herum sind und wie sich diese bewegen. Darüber können wir ableiten, welche Sterne wann und von wo ihren Weg vom Zentrum der Milchstraße in die äußere Galaxis angetreten haben. Unser Verständnis der Entwicklung der Milchstraße wird dadurch ein besseres werden."

Die Studie "A new stellar chemo-kinematic relation reveals the merger history of the Milky Way disc" ist am 20. Januar in den Astrophysical Journal Letters erschienen.

Bilderklärung (englisch): Three stages of the evolution of the galaxy simulation used to model the Milky Way. Face-on (top) and edge-on (bottom) stellar density contours are shown for each time. Each square panel has a side of about 117,500 light years. The mass and frequency of satellites galaxies interacting with the disc decrease with time. (Credit: AIP)