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Göttingen Galaxien-Crash: Kollision von Milchstraße mit Zwergengalaxie Gaia-Enceladus datiert
Campus Göttingen Galaxien-Crash: Kollision von Milchstraße mit Zwergengalaxie Gaia-Enceladus datiert
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18:01 16.01.2020
Aufnahmen des Weltraumteleskops TESS von einem Teil des Südhimmels, welche die Position von ν Indi (blauer Kreis), die Ebene der Milchstraße (unten links) und den südlichen Ekliptikpol (oben) zeigt. Die Aufnahmen stammen aus Daten, die TESS bei der Beobachtung der Sektoren 1, 12 und 13 gesammelt hat. Quelle: r
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Göttingen

Die Zwerggalaxie Gaia-Enceladus ist wahrscheinlich vor etwa 11,5 Milliarden Jahren mit der Milchstraße kollidiert. Zu diesem Ergebnis kommt ein Forscherteam, zu dem auch Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen gehören. Sie legen damit eine neue Art der zeitlichen Einordnung des Ereignisses vor.

Erstmals nutzten die Forscher unter Leitung der Universität Birmingham für die Datierung einen einzelnen Stern, der von der Kollision betroffen war, als Hinweisgeber. Mithilfe von Messdaten bodengebundener Observatorien und von Weltraumteleskopen konnten sie das Alter des Sterns und die Rolle, die er bei der Kollision spielte, bestimmen. Nun berichtet die Forschergruppe ihren Ergebnissen in der Fachzeitschrift Nature Astronomy, teilt die Universität Göttingen mit.

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Kollisionen keine Seltenheit

Dass Galaxien miteinander kollidieren und dann verschmelzen, ist auf kosmischen Zeitskalen gesehen keine Seltenheit. Selbst wenn beide Beteiligten von sehr unterschiedlicher Größe sind, hinterlässt ein solcher Zusammenstoß deutliche Spuren in der größeren Galaxie. So trägt die kleinere Galaxie beispielsweise Sterne mit anderer chemischer Zusammensetzung ein, die Wechselwirkung der Galaxien verändert die Bewegung der Sterne und etliche neue Sterne entstehen.

Die Milchstraße ist in ihrer 13,5 Milliarden Jahre langen Geschichte ebenfalls mehrfach anderen Galaxien begegnet. Eine davon ist die Zwerggalaxie Gaia-Enceladus. Um zu verstehen, wie sich dieses Ereignis auf unsere Heimatgalaxie ausgewirkt und sie nachhaltig verändert hat, sei es wichtig, die Kollision verlässlich zu datieren, heißt es in der Mitteilung der Uni weiter. Zu diesem Zweck richteten die Forscher um Prof. Dr. Bill Chaplin von der Universität Birmingham ihr Augenmerk auf einen einzelnen Stern: ν Indi findet sich im Sternbild Indus; mit einer scheinbaren Helligkeit vergleichbar mit der des Uranus „ist er ein dankbares Beobachtungsobjekt“.

Messdaten von v Indi gesammelt

„Das Weltraumteleskop TESS hat bereits im ersten Monat seines wissenschaftlichen Betriebs detaillierte Messdaten von ν Indi gesammelt“, sagt Dr. Saskia Hekker, Leiterin der Forschergruppe „Das Alter von Sternen und galaktische Entwicklung“ am MPS und Co-Autorin der neuen Studie. Das Weltraumteleskop startete 2018 mit dem Ziel ins All, den gesamten Himmel zu durchmustern und möglichst viele Sterne detailliert zu charakterisieren. „Die Daten von TESS erlauben es uns, das Alter des Sterns sehr genau zu bestimmen“, so Hekker.

Zudem habe sich ν Indi als eine Art stellares Gedächtnis der Kollision mit der Zwerggalaxie Gaia-Enceladus entpuppt. Um seine Rolle bei dem Zusammenstoß zu rekonstruieren, wertete die Forschergruppe zahlreiche Datensätze zu v Indi aus, die mithilfe von Spektrografen gewonnen wurden. So habe sie sowohl die chemische Zusammensetzung des Sterns als auch seine Bewegung innerhalb der Galaxie genau bestimmen können.

Die kosmische Detektivarbeit habe ein klares Bild ergeben: ν Indi gehört seit Urzeiten zum Halo, dem äußeren Bereich der Milchstraße, doch der Zusammenstoß veränderte seine Flugbahn. „Da die Bewegung von ν Indi von der Kollision beeinflusst wurde, muss sie stattgefunden haben, als der Stern bereits entstanden war“, erklärt Chaplin die Argumentationskette der neuen Veröffentlichung. Das Alter des Sterns ist deshalb eine obere Grenze für den Zeitpunkt der Kollision.

Altersbestimmung eines Sterns hilft bei zeitlicher Einordnung

Zur Altersbestimmung eines Sterns nutzen Forscher seine natürlichen Schwingungen, die sich an der Sternoberfläche als Helligkeitsschwankungen zeigen. „Ähnlich wie Erdbebenwellen Rückschlüsse auf das Erdinnere zulassen, kann man aus den stellaren Schwingungen auf die innere Struktur und den Aufbau des Sterns und damit auf sein Alter schließen“, erklärt MPS-Wissenschaftlerin und Co-Autorin Dr. Nathalie Themessl. Die Auswertungen der MPS-Forscher und weiterer Forschergruppen ergab, dass der Galaxien-Crash mit einer Wahrscheinlichkeit von 95 Prozent vor 13,2 Milliarden Jahren stattgefunden hat. Mit 68-prozentiger Wahrscheinlichkeit liegt der Zusammenstoß nur etwa 11,5 Milliarden Jahre zurück. „Diese zeitliche Einordnung hilft uns, zu verstehen, wie dauerhaft der Zusammenstoß unsere Galaxie verändert hat“, so Hekker. „So können wir auch bei anderen Galaxien den Einfluss von Zusammenstößen und Verschmelzungen besser einschätzen und ihre Entwicklung verstehen.“

Von Nora Garben / R