Unsere Milchstraße ist ein ziemlich großer und dicht besiedelter Raum. Insgesamt zählen seine Sterne zwischen 100 und 400 Milliarden, wobei Schätzungen zufolge bis zu 1 Billion Sterne haben können. Aber woher kamen all diese Sterne? Nun, wie sich herausstellt, hat die Milchstraße nicht nur viele eigene Galaxien gebildet und sich mit anderen Galaxien zusammengeschlossen, sondern möglicherweise auch einige ihrer Sterne aus anderen Galaxien gestohlen.
Dies ist das Argument zweier Astronomen des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Laut ihrer Studie, die zur Veröffentlichung in der Das astrophysikalische JournalSie behaupten, dass ungefähr die Hälfte der Sterne, die am äußersten Rand der Milchstraße umkreisen, tatsächlich aus der nahe gelegenen Schützen-Zwerggalaxie gestohlen wurden.
Früher galt die elliptische Schützenzwerg-Zwerggalaxie als die Galaxie, die unserer eigenen am nächsten kommt (eine Position, die jetzt von der Zwerggalaxie Canis Major gehalten wird). Als eine von mehreren Dutzend Zwerggalaxien, die die Milchstraße umgeben, hat sie unsere Galaxie in der Vergangenheit mehrmals umkreist. Mit jeder Umlaufbahn unterliegt sie der starken Schwerkraft unserer Galaxie, die sie auseinander zieht.
Die langfristigen Auswirkungen davon lassen sich an den entferntesten Sternen unserer Galaxie ablesen, die aus den elf Sternen bestehen, die sich in einer Entfernung von etwa 300.000 Lichtjahren von der Erde befinden (weit über die Spiralscheibe der Milchstraße hinaus). Laut der Studie von Marion Dierickx, einer Doktorandin am Department of Astronomy der Harvard University, wurde die Hälfte dieser Sterne in der Vergangenheit aus der Zwerggalaxie des Schützen entnommen.
Professor Avi Loeb, Frank B. Baird, Jr. Professor für Naturwissenschaften in Harvard, und Marion Dierickx, PhD-Beraterin, haben die Studie mit dem Titel „Voraussichtliche Ausdehnung des Schützenstroms auf den Virialradius der Milchstraße“ gemeinsam verfasst. Wie er dem Space Magazine per E-Mail sagte:
„Wir sehen Hinweise auf Sternströme, die mit dem Kern der Galaxie verbunden sind, und weisen darauf hin, dass diese Zwerggalaxie mehrmals um das Milchstraßenzentrum herumging und durch das Gezeitengravitationsfeld der Milchstraße auseinandergerissen wurde. Wir alle kennen die Flut im Ozean, die durch die Anziehungskraft des Mondes verursacht wird, aber wenn der Mond ein viel massereicheres Objekt wäre, hätte er die Ozeane von der Erde weggezogen und wir würden einen Dampfstrom sehen, der sich ausdehnt von der Erde."
Für ihre Studie liefen Dierickx und Loeb Computermodelle, um die Bewegungen des Schützenzwergs in den letzten 8 Milliarden Jahren zu simulieren. Diese Simulationen reproduzierten die Ströme von Sternen, die sich von der Zwerggalaxie des Schützen bis zum Zentrum unserer Galaxie erstrecken. Sie variierten auch die Geschwindigkeit und den Annäherungswinkel des Schützen, um festzustellen, ob der resultierende Austausch mit den aktuellen Beobachtungen übereinstimmen würde.
"Wir haben versucht, die Entfernungs- und Geschwindigkeitsdaten für den Kern der Sagitarrius-Galaxie abzugleichen und dann die resultierende Vorhersage für die Position und Geschwindigkeit der Sternenströme zu vergleichen", sagte Loeb. "Die Ergebnisse waren sehr ermutigend für bestimmte Anfangsbedingungen bezüglich des Beginns der Sagittarius-Galaxienreise, als das Universum ungefähr halb so alt war wie heute."
Sie fanden heraus, dass der Schütze-Zwerg im Laufe der Zeit etwa ein Drittel seiner Sterne und neun Zehntel seiner dunklen Materie an die Milchstraße verlor. Das Endergebnis davon war die Schaffung von drei unterschiedlichen Sternenströmen, die eine Million Lichtjahre vom galaktischen Zentrum bis zum äußersten Rand des Halos der Milchstraße erreichen. Interessanterweise wurde einer dieser Streams durch Simulationen vorhergesagt, die von Projekten wie dem Sloan Digital Survey durchgeführt wurden.
Die Simulationen zeigten auch, dass fünf der Sterne des Schützen nicht mehr Teil der Milchstraße werden würden. Darüber hinaus stimmten die Positionen und Geschwindigkeiten dieser Sterne mit fünf der am weitesten entfernten Sterne unserer Galaxie überein. Die anderen sechs scheinen nicht vom Schützenzwerg zu stammen und sind möglicherweise das Ergebnis von Gravitationswechselwirkungen mit einer anderen Zwerggalaxie in der Vergangenheit.
"Die Dynamik der Sterne in den von uns vorhergesagten ausgestreckten Armen (die größte galaktische Struktur am Himmel, die jemals vorhergesagt wurde) kann verwendet werden, um die Masse und Struktur der Milchstraße zu messen", sagte Loeb. "Die äußere Hülle der Milchstraße wurde nie direkt untersucht, da kein anderer Strom bekanntermaßen so weit reicht."
Angesichts der Art und Weise, wie die Simulationen mit den aktuellen Beobachtungen übereinstimmen, ist Dierickx zuversichtlich, dass mehr Schütze-Zwerg-Eindringlinge da draußen sind und nur darauf warten, gefunden zu werden. Zum Beispiel können zukünftige Instrumente - wie das Large Synoptic Survey Telescope (LSST), das voraussichtlich bis 2022 den vollständigen Vermessungsbetrieb aufnehmen wird - möglicherweise die beiden verbleibenden Sternströme erkennen, die von der Vermessung vorhergesagt wurden.
Angesichts der Zeitskalen und der damit verbundenen Entfernungen ist es ziemlich schwierig, unsere Galaxie (und damit auch das Universum) zu untersuchen, um genau zu sehen, wie sie sich im Laufe der Zeit entwickelt hat. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Kombination von Beobachtungsdaten mit Computermodellen unsere besten Theorien über die Entstehung der Dinge testet. Dank verbesserter Instrumente und detaillierterer Umfragen werden wir es in Zukunft vielleicht mit Sicherheit wissen!
Schauen Sie sich auch diese Animation der Computersimulation an, die die Auswirkungen auf die Schwerkraft der Milchstraße auf die Sterne und die dunkle Materie der Zwerggalaxie des Schützen zeigt.
