Aus den Bahneigenschaften von Körpern im Umlauf um schwere Massezentren lassen sich mit Hilfe der Keplergleichungen, die auch bei Planetenbewegungen um die Sonne ihre Anwendung finden, die Massen der inneren Zentralkörper bestimmen. Auf diese Weise ist es grundsätzlich auch möglich, die Massen der Milchstraße und der Andromedagalaxie zu ermitteln. Sie sind die größten Sternansammlungen in unserer unmittelbaren Nachbarschaft und beherrschen das Schwerefeld unseres Galaxienhaufens, der Lokalen Gruppe, zu der auch zahlreiche Zwerggalaxien gehören.

Andromedagalaxie im ultravioletten Licht
© NASA, JPL / Caltech
(Ausschnitt)
 Bild vergrößernM31 im Ultravioletten
Die Scheibengalaxie M31, auch Andromeda genannt, ist neben der Milchstraße die größte Galaxie innerhalb der Lokalen Gruppe. Das Bild des Galaxy Evolution Explorer der NASA zeigt die rund 2,5 Millionen Lichtjahre entfernte Sternenansammlung im ultravioletten Licht.

Diese Methode wird aber mit zunehmenden Größenskalen komplizierter, denn in großen Abständen dominiert die kosmische Expansion. Diese drückt sämtliche Strukturen voneinander weg. Diesem in der Wissenschaft gesicherten Konzept wirkt in Galaxienhaufen die Schwerkraft entgegen, und die Wechselwirkung beider Prozesse ist Gegenstand aktueller Forschung. Bereits in den 1950er Jahren verknüpften Forscher abgewandelte kosmologische Grundgleichungen mit den Konzepten Keplers und bestimmten aus den Bewegungen von Satellitengalaxien die Gesamtmasse der beiden großen Scheibengalaxien.

Eine aktuelle Analyse des Problems führten nun die Astronomen Jorge Peñarrubia von der Universität in Edinburgh und Kollegen durch. Anhand von genauen Abstands- und Radialgeschwindigkeitsmessungen von mehr als 30 Zwerggalaxien, mit Abständen von bis zu zehn Millionen Lichtjahren vom Zentrum der Lokalen Gruppe, bestimmten sie erneut die Massen der Milchstraße und der Andromedagalaxie. Sie betrachteten dabei die Galaxien als ausgedehnte Massenverteilungen, modellierten so die Bewegungen innerhalb des Galaxienhaufens und erhielten als Ergebnis auch das Massenverhältnis der beiden zueinander: Mit rund 800 Milliarden Sonnenmassen enthält die Andromedagalaxie rund doppelt so viel Masse wie die Milchstraße.

Die Arbeit der Forscher macht zudem deutlich, dass Konzepte aus der Kosmologie auf diesen Größenskalen bereits eine Rolle spielen und sich anhand der Dynamik innerhalb der Lokalen Gruppe untersuchen lassen.