Andromeda Galaxy in ultraviolett aufgenommen. Bildnachweis: GALEX Zum Vergrößern anklicken
Astronomen haben lange geglaubt, dass die Andromeda-Galaxie eine andere Erziehung hat als unsere eigene Milchstraße, aber jetzt scheinen wir doch nicht so anders zu sein. Ein internationales Forscherteam hat eine Untersuchung des Metallgehalts in Andromedas Halo durchgeführt und festgestellt, dass er - genau wie die Milchstraße - relativ metallarm ist. Wenn beide Galaxien die gleiche Menge Metall in ihren Lichthöfen haben, bedeutet dies, dass sie sich wahrscheinlich auf ähnliche Weise entwickelt haben. Beide begannen eine halbe Milliarde Jahre nach dem Urknall und wuchsen aus einer Sammlung protogalaktischer Fragmente.
In den letzten zehn Jahren haben Astronomen gedacht, dass die Andromeda-Galaxie, unser nächster galaktischer Nachbar, sich stark von der Milchstraße unterscheidet. Eine Gruppe von Forschern hat jedoch festgestellt, dass die beiden Galaxien in ihrer Entwicklung wahrscheinlich ziemlich ähnlich sind, zumindest in den ersten mehreren Milliarden Jahren.
In einer kommenden Ausgabe des Astrophysical Journal berichten Scott Chapman vom California Institute of Technology, Rodrigo Ibata vom Observatoire de Strasbourg und ihre Kollegen, dass ihre detaillierten Studien der Bewegungen und Metalle von fast 10.000 Sternen in Andromeda den Stern der Galaxie zeigen Halo ist "metallarm". Im astronomischen Sprachgebrauch bedeutet dies, dass den Sternen, die in den äußeren Grenzen der Galaxie liegen, so gut wie alle Elemente fehlen, die schwerer als Wasserstoff sind.
Dies ist überraschend, sagt Chapman, denn einer der Hauptunterschiede zwischen Andromeda und der Milchstraße bestand darin, dass der Sternhalo des ersteren metallreich und der des letzteren metallarm war. Wenn beide Galaxien metallarm sind, müssen sie sich sehr ähnlich entwickelt haben.
„Wahrscheinlich wurden beide Galaxien innerhalb einer halben Milliarde Jahre nach dem Urknall gestartet, und in den nächsten drei bis vier Milliarden Jahren bauten sich beide auf die gleiche Weise durch protogalaktische Fragmente auf, die kleinere Gruppen von Sternen enthielten, die in die beiden dunklen Materien fielen Halos “, erklärt Chapman.
Obwohl noch niemand weiß, woraus dunkle Materie besteht, ist ihre Existenz aufgrund der Masse, die in Galaxien existieren muss, damit ihre Sterne die galaktischen Zentren so umkreisen können, wie sie es tun, gut etabliert. Aktuelle Theorien der galaktischen Evolution gehen in der Tat davon aus, dass Brunnen aus dunkler Materie als eine Art „Keim“ für die heutigen Galaxien fungierten, wobei die dunkle Materie kleinere Gruppen von Sternen anzog, als sie in der Nähe vorbeikamen. Darüber hinaus haben Galaxien wie Andromeda und die Milchstraße in den letzten 12 Milliarden Jahren wahrscheinlich jeweils etwa 200 kleinere Galaxien und protogalaktische Fragmente verschlungen.
Chapman und seine Kollegen kamen zu dem Schluss über den metallarmen Andromeda-Heiligenschein, indem sie sorgfältige Messungen der Geschwindigkeit erhielten, mit der einzelne Sterne direkt auf die Erde zukommen oder sich direkt von ihr entfernen. Dieses Maß wird als Radialgeschwindigkeit bezeichnet und kann mit den Spektrographen wichtiger Instrumente wie dem 10-Meter-Keck-II-Teleskop, das in der Studie verwendet wurde, sehr genau bestimmt werden.
Von den ungefähr 10.000 Andromeda-Sternen, für die die Forscher Radialgeschwindigkeiten erhalten haben, erwiesen sich ungefähr 1.000 als Sterne in dem riesigen Sternhalo, der sich um mehr als 500.000 Lichtjahre nach außen erstreckt. Es wird angenommen, dass sich diese Sterne aufgrund ihres Mangels an Metallen ziemlich früh gebildet haben, zu einer Zeit, als der massive Halo aus dunkler Materie seine ersten protogalaktischen Fragmente eingefangen hatte.
Im Gegensatz dazu sind die Sterne, die näher am Zentrum der Galaxie dominieren, diejenigen, die sich später gebildet und verschmolzen haben und aufgrund von Sternentwicklungsprozessen schwerere Elemente enthalten.
Die Sterne des Halos sind nicht nur metallarm, sondern folgen auch zufälligen Umlaufbahnen und drehen sich nicht. Im Gegensatz dazu drehen sich die Sterne von Andromedas sichtbarer Scheibe mit einer Geschwindigkeit von über 200 Kilometern pro Sekunde.
Laut Ibata könnte die Studie zu neuen Erkenntnissen über die Natur der Dunklen Materie führen. "Dies ist das erste Mal, dass wir einen Panoramablick auf die Bewegungen von Sternen im Heiligenschein einer Galaxie erhalten", sagt Ibata. "Mit diesen Sternen können wir die dunkle Materie abwägen und bestimmen, wie sie mit der Entfernung abnimmt."
Neben Chapman und Ibata sind die anderen Autoren Geraint Lewis von der University of Sydney; Annette Ferguson von der University of Edinburgh; Mike Irwin vom Institut für Astronomie in Cambridge, England; Alan McConnachie von der University of Victoria; und Nial Tanvir von der University of Hertfordshire.
Originalquelle: Caltech-Pressemitteilung
