Astronomen haben endlich etwas beobachtet, das vorhergesagt, aber nie gesehen wurde: einen Strom von Sternen, der die beiden Magellanschen Wolken verbindet. Auf diese Weise begannen sie, das Rätsel um die Große Magellansche Wolke (LMC) und die Kleine Magellansche Wolke (SMC) zu lösen. Dafür war die außerordentliche Befugnis des Gaia-Observatoriums der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) erforderlich.
Die großen und kleinen Magellanschen Wolken (LMC und SMC) sind Zwerggalaxien zur Milchstraße. Das Team von Astronomen, angeführt von einer Gruppe an der Universität von Cambridge, konzentrierte sich auf die Wolken und auf einen bestimmten Typ eines sehr alten Sterns: RR Lyrae. RR Lyrae-Sterne sind pulsierende Sterne, die es seit den Anfängen der Wolken gibt. Die Wolken waren schwer zu studieren, weil sie sich weit ausbreiten, aber Gaias einzigartige Sicht auf den ganzen Himmel hat dies einfacher gemacht.
Die Magellanschen Wolken sind ein Rätsel. Astronomen wollen wissen, ob unsere konventionelle Theorie der Galaxienbildung auf sie zutrifft. Um dies herauszufinden, müssen sie wissen, wann sich die Wolken der Milchstraße zum ersten Mal näherten und wie ihre Masse zu dieser Zeit war. Das Cambridge-Team hat einige Hinweise gefunden, um dieses Rätsel zu lösen.
Das Team verwendete Gaia, um RR-Lyrae-Sterne zu erkennen, wodurch sie das Ausmaß der LMC verfolgen konnten, was bis Gaia schwierig war. Sie fanden einen Halo mit geringer Leuchtkraft um die LMC, der sich bis zu 20 Grad erstreckte. Damit sich die LMC so weit entfernt an Sternen festhalten kann, müsste sie viel massiver sein als bisher angenommen. Tatsächlich könnte die LMC bis zu 10 Prozent der Masse der Milchstraße haben.
Das half den Astronomen, die Massenfrage zu beantworten, aber um die LMC und SMC wirklich zu verstehen, mussten sie wissen, wann die Wolken an der Milchstraße ankamen. Die Verfolgung der Umlaufbahn einer Satellitengalaxie ist jedoch unmöglich. Sie bewegen sich so langsam, dass ein menschliches Leben im Vergleich zu ihnen ein winziger Fehler ist. Dies macht ihre Umlaufbahn im Wesentlichen nicht beobachtbar.
Aber Astronomen konnten das nächstbeste finden: den oft vorhergesagten, aber nie beobachteten Sternstrom oder die Brücke der Sterne, die sich zwischen den beiden Wolken erstreckt.
Ein Sternstrom entsteht, wenn eine Satellitengalaxie die Anziehungskraft eines anderen Körpers spürt. In diesem Fall ermöglichte die Anziehungskraft der LMC einzelnen Sternen, die SMC zu verlassen und in Richtung der LMC gezogen zu werden. Die Sterne verlassen nicht sofort, sondern verlassen sich im Laufe der Zeit einzeln und bilden einen Strom oder eine Brücke zwischen den beiden Körpern. Diese Aktion hinterlässt eine leuchtende Spur ihres Weges im Laufe der Zeit.
Die Astronomen hinter dieser Studie glauben, dass die Brücke tatsächlich zwei Komponenten hat: Sterne, die von der LMC von der SMC entfernt wurden, und Sterne, die von der Milchstraße von der LMC entfernt wurden. Diese Brücke der RR Lyrae-Sterne hilft ihnen, die Geschichte der Wechselwirkungen zwischen allen drei Körpern zu verstehen.
Die letzte Interaktion zwischen den Wolken war vor etwa 200 Millionen Jahren. Zu dieser Zeit gingen die Wolken dicht nebeneinander vorbei. Diese Aktion bildete nicht eine, sondern zwei Brücken: eine aus Sternen und eine aus Gas. Durch die Messung des Versatzes zwischen der Sternbrücke und der Gasbrücke hoffen sie, die Dichte der die Milchstraße umgebenden Gaskorona zu verringern.
Die Dichte der galaktischen Korona der Milchstraße ist das zweite Rätsel, das Astronomen mithilfe des Gaia-Observatoriums lösen möchten.
Die Galaktische Korona besteht aus ionisiertem Gas mit sehr geringer Dichte. Dies macht es sehr schwierig zu beobachten. Aber Astronomen haben es intensiv unter die Lupe genommen, weil sie glauben, dass die Korona den größten Teil der fehlenden baryonischen Materie enthalten könnte. Jeder hat von Dunkler Materie gehört, der Materie, die 95% der Materie im Universum ausmacht. Dunkle Materie ist etwas anderes als die normale Materie, die vertraute Dinge wie Sterne, Planeten und uns ausmacht.
Die anderen 5% der Materie sind baryonische Materie, die bekannten Atome, über die wir alle lernen. Aber wir können nur die Hälfte der 5% der baryonischen Materie ausmachen, von denen wir glauben, dass sie existieren muss. Der Rest wird als fehlende baryonische Materie bezeichnet, und Astronomen glauben, dass es wahrscheinlich in der galaktischen Korona liegt, aber sie konnten es nicht messen.
Das Verständnis der Dichte der galaktischen Korona führt zum Verständnis der Magellanschen Wolken und ihrer Geschichte zurück. Dies liegt daran, dass sich die Brücken aus Sternen und Gas, die sich zwischen den kleinen und großen Magellanschen Wolken bildeten, zunächst mit derselben Geschwindigkeit bewegten. Aber als sie sich der Korona der Milchstraße näherten, übte die Korona Widerstand auf die Sterne und das Gas aus. Da die Sterne im Verhältnis zum Gas klein und dicht sind, wanderten sie ohne Änderung ihrer Geschwindigkeit durch die Korona.
Aber das Gas verhielt sich anders. Das Gas war größtenteils neutraler Wasserstoff und sehr diffus, und seine Begegnung mit der Korona der Milchstraße verlangsamte es erheblich. Dadurch wurde der Versatz zwischen den beiden Streams erstellt.
Das Team verglich die aktuellen Standorte der Gas- und Sternströme. Unter Berücksichtigung der Dichte des Gases und auch, wie lange beide Wolken in der Korona waren, konnten sie dann die Dichte der Korona selbst abschätzen.
Als sie dies taten, zeigten ihre Ergebnisse, dass die fehlende baryonische Materie in der Korona erklärt werden konnte. Oder zumindest ein erheblicher Teil davon könnte. Was ist das Endergebnis all dieser Arbeit?
Es sieht so aus, als ob all diese Arbeiten bestätigen, dass sowohl die großen als auch die kleinen Magellanschen Wolken unserer konventionellen Theorie der Galaxienbildung entsprechen.
Geheimnis gelüftet. Gut gemacht, Wissenschaft.
