Kosmologie : Der Balken im eigenen Auge
Wie sieht unsere Milchstraße von außen aus? Wie ein riesiges Feuerrad mit Spiralarmen, die von einem kreisrunden Zentrum ausgehen - so stellen es viele Bücher und Zeitschriften dar. Ein Irrtum.
© NASA, JPL / Caltech, SSC, Robert Hurt (Ausschnitt)
Ein riesiger, länglicher Block aus überwiegend alten, roten Sternen erstreckt sich im Zentrum unserer MIlchstraße, fanden amerikanische Astronomen jetzt heraus. Er ist schätzungsweise 27 000 Lichtjahre lang – ein Viertel des Gesamtdurchmessers der Galaxis. Die Entdeckung bestätigt, was Astronomen schon seit einiger Zeit vermuten: Unsere Galaxis gehört eindeutig zur Gruppe der Balkenspiralen und nicht zu den normalen Spiralgalaxien.
In der bisher umfassendsten Untersuchung zu diesem Thema erkundete das Forscherteam um den Physiker Robert Benjamin von der Universität von Wisconsin-Whitewater die Struktur der Milchstraße. Die Wissenschaftler bedienten sich dabei des Weltraumteleskops Spitzer, das den Himmel nicht im Bereich des sichtbaren Lichts abbildet, wie es gewöhnliche Teleskope tun, sondern im Bereich der Infrarotstrahlung. Mit Hilfe seiner Infrarot-Augen ermöglicht es Spitzer den Astronomen, durch die zahlreichen Staubwolken hindurch zu blicken, die das Innere der Galaxis verhüllen.
Benjamin und seine Kollegen beobachteten insgesamt 30 Millionen Sterne in der Umgebung des Milchstraßenzentrums. Sie erkannten, dass diese in Form eines lang gestreckten Balkens angeordnet sind, der die Mitte der Galaxis überspannt. Die galaktischen Spiralarme gehen von den Enden dieses Balkens aus und schwingen sich von dort in Bögen nach außen. Unser Sonnensystem liegt am Rand eines solchen Spiralarms, des "Orion-Arms", etwa 25 000 Lichtjahre vom Milchstraßenzentrum entfernt. Zieht man eine gerade Linie von unserer Sonne zur Mitte der Galaxis, dann ist diese etwa 45 Grad gegen den Balken geneigt.
Dass die Milchstraße eine Balkenspirale ist, vermuten die Astronomen zwar schon lange. "Ähnliche Ergebnisse hatten wir schon vor zehn Jahren", sagt Simon White, Direktor am Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching. Allerdings, so White, sei es überraschend, dass die Struktur derart stark ausgeprägt ist. Gero Rupprecht von der Europäischen Südsternwarte pflichtet ihm bei. "Hinweise auf einen zentralen Balken gibt es seit Ende der 1980er Jahre", so Rupprecht, "jedoch sind sie noch nie so deutlich bestätigt worden. Die Amerikaner haben erstmals die genaue Länge des Balkens vermessen und seine räumliche Lage bestimmt." Bisher ging die Forschergemeinde von einem "moderaten" Zentralbalken mit einer Länge von etwa 20 000 Lichtjahren aus. Der neu bestimmte Wert liegt mit 27 000 Lichtjahren beträchtlich darüber.
Benjamin und seinen Kollegen fiel auch auf, dass der Balken überwiegend alte Sterne enthält. Man erkennt sie an ihrer roten Farbe. Wenn Sterne am Ende ihres Lebens nämlich den größten Teil ihres Brennstoffs verbraucht haben, blähen sie sich gewaltig auf, wodurch ihre äußeren Hüllen abkühlen. Wegen der niedrigeren Außentemperaturen verschiebt sich ihre Strahlung zu längeren Wellenlängen hin, und sie nehmen eine rote Farbe an. Junge, heiße Sterne erscheinen dagegen blau. Warum aber sind in dem Zentralbalken fast nur alte Gestirne zu finden? "Das hängt mit der Geschichte der Milchstraße zusammen." erklärt Rupprecht. "Das Gas im Zentrum der Galaxis verdichtete sich sehr rasch und bildete in kurzer Zeit Unmengen von Sternen. Es war schnell verbraucht, weswegen später kaum noch neue Sterne entstehen konnten." Wenn wir heute ins Zentrum der Milchstraße schauen, sehen wir also vor allem Vertreter der ersten, ursprünglichen Sterngeneration.
Macht es einen Unterschied, ob die Galaxis einen Zentralbalken enthält oder nicht? Sagt es etwas über ihre Vergangenheit aus? "Für unsere Vorstellungen davon, wie sich die Milchstraße entwickelt hat, ist das nicht so bedeutsam – auch nicht für kosmologische Modelle", sagt White. Ed Churchwell, einer der an der Studie beteiligten Astronomen, meint: "Wir verstehen noch nicht viel davon, wie sich Balkengalaxien bilden. Was wir wissen, ist, dass sie häufig vorkommen – ein Hinweis auf ihre Stabilität. Wir brauchen astronomische Modelle, die ihre Beständigkeit erklären können." Wahrscheinlich ist die Frage, ob Balken- oder normale Spirale, vor allem von kulturellem Interesse: "Die meisten Menschen wird es durchaus interessieren," so Rupprecht, "wie die Sternenstadt aussieht, in der sie leben."
In der bisher umfassendsten Untersuchung zu diesem Thema erkundete das Forscherteam um den Physiker Robert Benjamin von der Universität von Wisconsin-Whitewater die Struktur der Milchstraße. Die Wissenschaftler bedienten sich dabei des Weltraumteleskops Spitzer, das den Himmel nicht im Bereich des sichtbaren Lichts abbildet, wie es gewöhnliche Teleskope tun, sondern im Bereich der Infrarotstrahlung. Mit Hilfe seiner Infrarot-Augen ermöglicht es Spitzer den Astronomen, durch die zahlreichen Staubwolken hindurch zu blicken, die das Innere der Galaxis verhüllen.
Benjamin und seine Kollegen beobachteten insgesamt 30 Millionen Sterne in der Umgebung des Milchstraßenzentrums. Sie erkannten, dass diese in Form eines lang gestreckten Balkens angeordnet sind, der die Mitte der Galaxis überspannt. Die galaktischen Spiralarme gehen von den Enden dieses Balkens aus und schwingen sich von dort in Bögen nach außen. Unser Sonnensystem liegt am Rand eines solchen Spiralarms, des "Orion-Arms", etwa 25 000 Lichtjahre vom Milchstraßenzentrum entfernt. Zieht man eine gerade Linie von unserer Sonne zur Mitte der Galaxis, dann ist diese etwa 45 Grad gegen den Balken geneigt.
Dass die Milchstraße eine Balkenspirale ist, vermuten die Astronomen zwar schon lange. "Ähnliche Ergebnisse hatten wir schon vor zehn Jahren", sagt Simon White, Direktor am Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching. Allerdings, so White, sei es überraschend, dass die Struktur derart stark ausgeprägt ist. Gero Rupprecht von der Europäischen Südsternwarte pflichtet ihm bei. "Hinweise auf einen zentralen Balken gibt es seit Ende der 1980er Jahre", so Rupprecht, "jedoch sind sie noch nie so deutlich bestätigt worden. Die Amerikaner haben erstmals die genaue Länge des Balkens vermessen und seine räumliche Lage bestimmt." Bisher ging die Forschergemeinde von einem "moderaten" Zentralbalken mit einer Länge von etwa 20 000 Lichtjahren aus. Der neu bestimmte Wert liegt mit 27 000 Lichtjahren beträchtlich darüber.
Benjamin und seinen Kollegen fiel auch auf, dass der Balken überwiegend alte Sterne enthält. Man erkennt sie an ihrer roten Farbe. Wenn Sterne am Ende ihres Lebens nämlich den größten Teil ihres Brennstoffs verbraucht haben, blähen sie sich gewaltig auf, wodurch ihre äußeren Hüllen abkühlen. Wegen der niedrigeren Außentemperaturen verschiebt sich ihre Strahlung zu längeren Wellenlängen hin, und sie nehmen eine rote Farbe an. Junge, heiße Sterne erscheinen dagegen blau. Warum aber sind in dem Zentralbalken fast nur alte Gestirne zu finden? "Das hängt mit der Geschichte der Milchstraße zusammen." erklärt Rupprecht. "Das Gas im Zentrum der Galaxis verdichtete sich sehr rasch und bildete in kurzer Zeit Unmengen von Sternen. Es war schnell verbraucht, weswegen später kaum noch neue Sterne entstehen konnten." Wenn wir heute ins Zentrum der Milchstraße schauen, sehen wir also vor allem Vertreter der ersten, ursprünglichen Sterngeneration.
Macht es einen Unterschied, ob die Galaxis einen Zentralbalken enthält oder nicht? Sagt es etwas über ihre Vergangenheit aus? "Für unsere Vorstellungen davon, wie sich die Milchstraße entwickelt hat, ist das nicht so bedeutsam – auch nicht für kosmologische Modelle", sagt White. Ed Churchwell, einer der an der Studie beteiligten Astronomen, meint: "Wir verstehen noch nicht viel davon, wie sich Balkengalaxien bilden. Was wir wissen, ist, dass sie häufig vorkommen – ein Hinweis auf ihre Stabilität. Wir brauchen astronomische Modelle, die ihre Beständigkeit erklären können." Wahrscheinlich ist die Frage, ob Balken- oder normale Spirale, vor allem von kulturellem Interesse: "Die meisten Menschen wird es durchaus interessieren," so Rupprecht, "wie die Sternenstadt aussieht, in der sie leben."
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