Galaxien haben in der Regel keine scharfe physikalische Begrenzung wie ein fester Gegenstand. Sie bestehen im Wesentlichen aus Hunderten bis Billionen von einzelnen Sternen, Gas, Staub sowie Dunkler Materie und gehen daher an ihren Rändern fließend in den weitgehend leeren intergalaktischen Raum über. Anders verhält es sich offenbar bei den Regionen der aktiven Sternentstehung in unserem Milchstraßensystem. So hat ein internationales Team um den Astronomen Karl Fiteni von der Universität Insubrien in Italien in Kollaboration mit der Universität Malta in unserer Heimatgalaxie eine Grenze identifiziert, an der die aktive Sternentstehung drastisch abnimmt – diese liegt bei etwa 40 000 Lichtjahren Entfernung vom galaktischen Zentrum, fast 15 000 Lichtjahre weiter draußen als unser Sonnensystem.

Die Entdeckung gelang dem Team durch die Analyse von mehr als 100 000 hellen Riesensternen mit Daten des chinesischen LAMOST-Instruments und der APOGEE-Mission sowie präzisen Messungen des europäischen Astrometriesatelliten Gaia. Kombiniert mit aufwendigen Simulationen zur Galaxienentwicklung stieß das Team dabei auf ein »u-förmiges« Muster in der Altersverteilung der Sterne (siehe »Scharfe Grenze«).

Üblicherweise folgt eine Galaxie dem »Inside out«‑Prinzip. In den dichten inneren Regionen begann die Sternentstehung zuerst und breitete sich nach außen aus. Das bedeutet, dass Sterne im Durchschnitt jünger werden, je weiter sie vom Zentrum entfernt sind. Auch in der Milchstraße ist dieser Trend zu beobachten: Bis zu einer Entfernung von ungefähr 35 000 bis 40 000 Lichtjahren sinkt das Durchschnittsalter der Sterne kontinuierlich ab.

Doch an diesem Punkt kehrt sich der Trend um, wie das Team zeigen konnte: Jenseits dieser Grenze werden die Sterne mit zunehmender Entfernung im Durchschnitt wieder älter. Diese Umkehrung markiert den Rand der produktiven Zone der Milchstraße.

Die Antwort liegt in der radialen Migration von Sternen. Am äußeren Rand der Milchstraße ist kaum noch kaltes Gas für die Bildung neuer Sterne vorhanden. Die dortigen stellaren Bewohner müssen demnach ursprünglich aus den gasreichen inneren Regionen stammen und nach außen gewandert sein. Dies geschieht über einen Zeitraum von Milliarden Jahren (siehe »Stellare Migration nach außen«). Es scheint daher nicht verwunderlich, dass die Sterne, die am weitesten gereist sind, auch die ältesten sind. Sie bewegen sich heute auf nahezu kreisförmigen Bahnen um das galaktische Zentrum, so die Gruppe. Dies spricht gegen äußere Einflüsse, etwa Wechselwirkungen mit benachbarten Galaxien.

Warum die Sternentstehung an diesem Punkt so abrupt endet, ist noch nicht zur Gänze geklärt. Möglicherweise störten der gravitative Einfluss des zentralen Balkens und die Verbiegung der galaktischen Scheibe den Kollaps kalter Gaswolken zu neuen Sternen. Auch die geringe Gasdichte in den äußeren Bereichen könnte im Zusammenspiel mit ultravioletter Hintergrundstrahlung verhindern, dass warmes Gas in eine kalte Phase übergeht.

Auf Grundlage seiner Ergebnisse bestätigt das Team um Fiteni die Milchstraße als eine Galaxie mit einem Typ‑II-Profil, das durch einen deutlichen Knick an seinem Rand gekennzeichnet ist – sowohl in der Helligkeit als auch in der Sternendichte.