Wissenschaft

Älteste Sterne der Milchstraße zeugen von gewaltiger Kollision

Astronomen machten die ältesten bekannten Sterne unserer Galaxie ausfindig – und sie erzählen eine spektakuläre Geschichte.Montag, 29. Juli 2019

Von Nadia Drake
Diese Illustration entstand auf Basis von Daten des ESO-Satelliten Gaia. Sie zeigt die Verteilung der etwa 150 Millionen Sterne in der Milchstraße, wobei die Orange- und Gelbtöne die unterschiedlichen Sterndichten andeuten. Nun hat ein Team mit den Daten von Gaia das präzise Alter von einigen dieser Sterne ermittelt und stieß dadurch auf die ältesten bekannten Himmelskörper der Galaxie.

Einige der funkelnden Sterne, die den irdischen Nachthimmel zieren, sind Relikte aus den frühesten Tagen unserer Milchstraße, wie Astronomen herausgefunden haben. Sie entstanden in den ersten paar Milliarden Jahren nach dem Urknall und sammelten sich in jenem wirbelnden Sternhaufen, der im Laufe von Äonen zu unserer heimatlichen Spiralgalaxie anwachsen würde.

„Sie sind so alt wie die ältesten Sterne in unserem Universum“ sagt Carme Gallart vom Institut für Astrophysik der Kanarischen Inseln. Sie publizierte die Erkenntnisse im Fachmagazin „Nature Astronomy“. Zum ersten Mal war es Astronomen gelungen, diesen uralten Sternen ein konkretes Alter zuzuschreiben – in diesem Falle stolze 10 bis 13 Milliarden Jahre.

„Es ist tatsächlich sehr interessant, die ältesten Sternpopulationen auszumachen, die in der Milchstraße entstanden sind. Das gibt uns einen Einblick in die Vergangenheit unserer Galaxie“, sagt Chris Hayes von der University of Virginia, der an der Studie nicht beteiligt war.

“Stellen Sie sich eine Pizza in einem Luftballon vor. Die Pizza wäre die Milchstraße, die Luft und der Staub im Ballon wären die Sterne im Halo.”

Carme Gallart, Institut für Astrophysik der Kanarischen Inseln

„Nun, da diese ältesten Sternenpopulationen identifiziert wurden, sind sie ein wichtiges Hilfsmittel, um die Geschichte unserer Galaxie zu entschlüsseln.“

Diese Geschichte zeigt sich im Alter, der Zusammensetzung und der Position dieser alternden Sterne, die demnach ein wenig wie archäologische Fundstücke funktionieren. Als das Team diese astronomischen Objekte untersuchte, fand es beispielsweise Hinweise auf eine gewaltige galaktische Kollision in der frühen Geschichte unserer Milchstraße.

(10 Fakten über unsere Milchstraße)

Vor etwa 10 Milliarden Jahren stieß unsere Urgalaxie mit einer kleineren Galaxie namens Gaia-Enceladus zusammen. Heute zeugen nur noch die verstreuten Ansammlungen blauer Sterne von der kleinen Sternheimat, die von der gewaltigen Milchstraße verschlungen wurde.

Kosmische Archäologie

Gallart und ihr Team machten diese Entdeckungen hauptsächlich mithilfe der Daten des ESO-Satelliten Gaia. Im Weltall richtet Gaia ihr Auge auf etwa eine Milliarde Sterne, die am hellsten leuchten und der Erde am nächsten sind. Der Satellit zeichnet detaillierte Informationen über ihre Bewegungen und Positionen auf.

Den Forschern lagen die präzisen Entfernungen für etwa eine halbe Million Sterne vor, die sich in einem Umkreis von 6.500 Lichtjahren zur Erde befinden. Mit diesen Daten konnte Gallarts Team die exakte Leuchtkraft und Farbe dieser Sterne bestimmen. Auf Basis dieser Daten errechnete das Team das Alter der Sterne und entdeckte ein paar interessante Muster.

Einfach ausgedrückt entdeckte das Team Belege dafür, dass zwei Sternpopulationen ein identisches Alter aufweisen. Beide existieren seit mindestens 10 Milliarden Jahren. Eine der beiden Gruppen ist rötlicher, die andere ist blauer – aber beide befinden sich größtenteils im Halo der Milchstraße, einer sphärischen Region, die unsere gesamte Galaxie umgibt.

(Tausende Schwarze Löcher könnten im Zentrum der Milchstraße lauern)

„Der Halo umgibt uns, er ist überall“, erklärt Gallart. „Stellen Sie sich eine Pizza in einem Luftballon vor. Die Pizza wäre die Milchstraße, die Luft und der Staub im Ballon wären die Sterne im Halo.“

Wie genau diese langlebigen Sterne dorthin kamen, erklärt eine Geschichte, die sich im Laufe von vielen Milliarden Jahren abspielte.

Milchstraße mit Wachstumsschmerzen

Die älteren, roteren Sterne entstanden ungefähr binnen der ersten eine Milliarde Jahre seit Beginn des Universums. Sie bestehen aus dem Gas, Staub und den Metallen, die von noch älteren Sternen in den Kosmos geschleudert wurden, und bildeten zusammen die Basis für unsere Galaxie.

Etwa drei Milliarden Jahre lang produzierte diese Proto-Milchstraße langsam und gemächlich immer mehr Sonnen. Umherfliegendes Gas verdichtete sich zu Strudeln, in denen sich letztlich die nuklearen Brennöfen entzündeten, die das Herz unserer Sterne bilden. Vor etwa 10 Milliarden Jahren traf diese wachsende Galaxie dann auf einen kleineren Nachbarn. Diese Zwerggalaxie enthielt ungefähr 30 Prozent so viele Sterne wie die Milchstraße und wurde schlussendlich von ihrem größeren Kontrahenten absorbiert.

Galerie: Der imposante Weg der Milchstraße am australischen Nachthimmel

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Mittlerweile sind die blauen Sterne der verlorenen Galaxie kreuz und quer im Halo der Milchstraße verstreut. Ihre charakteristische chemische Signatur haben sie allerdings nicht verloren – eine Art Fingerabdruck, der Astronomen verrät, dass sie sich in einer anderen Region des Weltraums gebildet haben.

Die blauen Sterne bewegen sich auch anders. Diese Beobachtung führte Amina Helmi von der Universität Groningen und ihre Kollegen schon letztes Jahr zu der Erkenntnis, dass die beiden Galaxien verschmolzen sind. Sie tauften die kleinere der beiden auf den Namen Gaia-Enceladus.

Galaktischer Gestaltwandler

Die Astronomin Nitya Kallivayalil von der University of Virginia erforscht die Interaktionen unserer Milchstraße. Ihr zufolge liefert die Arbeit des Teams wichtige und unabhängige Belege für den Zusammenstoß mit Gaia-Enceladus, der die Form unserer Galaxie für immer verändert hat.

Durch die Kollision wurden einige der uralten roten Sterne aus der Galaxieebene in den Halo geschleudert, wo sie sich auch heute noch befinden. Einige dieser stellaren Ahnen können wir von der Erde aus sogar mithilfe eines Teleskops sehen. Durch die Kollisionskräfte wurden außerdem Gase in der frisch verschmolzenen Galaxie verdichtet, was die Entstehung neuer Sterne für eine gewisse Zeit beschleunigte.

Ob es sich um die erste große Kollision unserer Galaxie handelte, ist noch ungeklärt aber, sie war zweifelsfrei prägend.

„Das wäre die massereichste Verschmelzung, die die Milchstraße je erlebt hat – und falls es nicht die erste war, dann doch eine der ersten“, so Gallart.

Der Artikel wurde ursprünglich in englischer Sprache auf NationalGeographic.com veröffentlicht.

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