Astronomen wissen seit einiger Zeit, dass die Milchstraße und die Andromeda-Galaxien zu einem späteren Zeitpunkt kollidieren werden. Die beste Schätzung für dieses Rendezvous war in etwa 3,75 Milliarden Jahren. Jetzt bringt eine neue Studie, die auf Data Release 2 der Gaia-Mission der ESA basiert, Klarheit in diese zukünftige Kollision.
Das Gesamtbild der Kollision umfasst mehr als nur die Milchstraße und Andromeda (M31). Die beiden Galaxien sind Teil einer Gruppe von Galaxien, die als lokale Gruppe bezeichnet wird, und die lokale Gruppe hat ein drittes großes Mitglied, die Triangulum-Galaxie (M33). Obwohl die lokale Gruppe andere Galaxien enthält, machen die oben genannten drei den größten Teil der Masse aus. Von den dreien ist die Andromeda die massereichste, die Milchstraße die zweitmassivste und das Triangulum die dritte.
Die lokale Gruppe besteht aus mehr als 54 verschiedenen Galaxien, obwohl die meisten von ihnen Zwerggalaxien sind, die gravitativ an die großen drei gebunden sind. Das Gravitationszentrum der Gruppe liegt irgendwo zwischen der Milchstraße und Andromeda.
Obwohl seit einiger Zeit eine Kollision vorhergesagt wird, gibt es immer noch viel Unsicherheit. Das Hubble-Weltraumteleskop und andere bodengestützte Zielfernrohre wie das Very Long Baseline Array (VLBA) haben die Beobachtungsnachweise für diese Kollision geliefert. Mit diesen Daten konnten Astronomen ein wenig darüber lernen, wie sich die Umlaufbahnen von Andromeda und Triangulum im Laufe der Zeit verändert haben.
Die Andromeda und das Triangulum sind beide Spiralgalaxien wie die Milchstraße und irgendwo zwischen 2,5 und 3 Millionen Lichtjahre von uns entfernt. Sie sind auch nahe genug, um möglicherweise gravitativ zu interagieren, was die Kollisionsvorhersagen trübt.
Hier kommt die Gaia-Mission der ESA ins Spiel.
“Wir mussten die Bewegungen der Galaxien in 3D untersuchen, um herauszufinden, wie sie gewachsen sind und sich entwickelt haben und was ihre Merkmale und ihr Verhalten erzeugt und beeinflusst.“
Studienleiter Roeland van der Marel vom Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, USA.
“Wir mussten die Bewegungen der Galaxien in 3D untersuchen, um herauszufinden, wie sie gewachsen sind und sich entwickelt haben und was ihre Merkmale und ihr Verhalten erzeugt und beeinflusst.”Sagt der Hauptautor Roeland van der Marel vom Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, USA. „Dies konnten wir mit dem zweiten von Gaia veröffentlichten Paket hochwertiger Daten erreichen.“
Die Gaia-Mission erstellt eine 3D-Karte unserer Milchstraßengalaxie und tut dies auch für Teile der lokalen Gruppe. Zielfernrohre wie Hubble geben uns zwar einen scharfen Überblick über die anderen Mitglieder der lokalen Gruppe, geben uns jedoch keine genauen Messungen der Positionen und Bewegungen einzelner Sterne. Das ist Gaias Mission.
“Wir haben die Gaia-Daten durchsucht, um Tausende einzelner Sterne in beiden Galaxien zu identifizieren, und untersucht, wie sich diese Sterne in ihren galaktischen Häusern bewegten.”Fügt Co-Autor Mark Fardal hinzu, ebenfalls von STScI. „Während Gaia in erster Linie die Milchstraße untersuchen möchte, ist sie stark genug, um besonders massive und helle Sterne in nahe gelegenen sternbildenden Regionen zu erkennen - selbst in Galaxien außerhalb unserer eigenen.“
In der Vergangenheit fanden Astronomen zwei Möglichkeiten, als sie den Hubble und andere Observatorien nutzten, um die Bewegungen der drei größten Mitglieder der lokalen Gruppe zu untersuchen. Entweder befindet sich die Triangulum-Galaxie auf einer unglaublich langen Umlaufbahn von sechs Milliarden Jahren um Andromeda, ist aber bereits in der Vergangenheit in diese Umlaufbahn geraten, oder sie befindet sich derzeit im ersten Herbst. Jedes Szenario spiegelt einen anderen Orbitalpfad und damit eine andere Formationsgeschichte und Zukunft für jede Galaxie wider.
Aber jetzt hat Gaia den Astronomen viel mehr Daten zur Verfügung gestellt, mit denen sie arbeiten können. Es zeigt nicht nur, wie sich die Galaxien durch den Weltraum bewegen, sondern auch ihre Spinrate. Diese Daten zur Spinrate sind seit langem begehrt, seit Astronomen vor hundert Jahren begonnen haben, die Entstehung und Entwicklung von Galaxien zu untersuchen, und Gaia hat sie endlich geliefert.
“Es brauchte ein so fortgeschrittenes Observatorium wie Gaia, um dies endlich zu tun.“
Roeland van der Marel, STScI.
“Es brauchte ein so fortgeschrittenes Observatorium wie Gaia, um dies endlich zu tun.Sagt Roeland. „Zum ersten Mal haben wir gemessen, wie sich M31 und M33 am Himmel drehen. Früher sahen Astronomen Galaxien als gruppierte Welten, die möglicherweise keine getrennten „Inseln“ sein konnten, aber jetzt wissen wir etwas anderes. Es hat 100 Jahre gedauert und Gaia hat endlich die wahre, winzige Rotationsrate unseres nächsten großen galaktischen Nachbarn, M31, gemessen. Dies wird uns helfen, mehr über die Natur von Galaxien zu verstehen.“
Die Forscher hinter der Studie kombinierten vorhandene Daten mit den neuen Daten aus Gaia Release 2, um ein genaueres Bild davon zu erhalten, wie sich Andromeda und das Triangulum durch den Weltraum bewegen. Sie konnten dies Milliarden von Jahren in die Vergangenheit und in die Zukunft projizieren.
“Die gefundenen Geschwindigkeiten zeigen, dass sich M33 nicht auf einer langen Umlaufbahn um M31 befinden kann “, sagt er Co-Autorin Ekta Patel von der University of Arizona, USA. „Unsere Modelle implizieren einstimmig, dass M33 zum ersten Mal in M31 eintauchen muss.“
Die Studie enthüllte auch mehr von dem, was für die Milchstraße und Andromeda auf Lager ist. Anstelle einer Kollision (die genauer als Gezeitenwechselwirkung bezeichnet wird, da wahrscheinlich nie Sterne oder Planeten kollidieren würden) wird es eher einen flüchtigen Schlag geben. Und anstatt in etwa 3,75 Milliarden Jahren zu stattfinden, wird es in etwa 4,5 Milliarden Jahren sein. Puh!
“Dieser Befund ist entscheidend für unser Verständnis, wie sich Galaxien entwickeln und interagieren. “
Timo Prusti, ESA Gaia-Projektwissenschaftler
Das neue Papier und die neuen Daten von Gaia geben auch Aufschluss darüber, wie sich Galaxien wie Andromeda und Triangulum bilden und entwickeln.
“Dieser Befund ist entscheidend für unser Verständnis der Entwicklung und Interaktion von Galaxien. “ sagt Timo Prusti, ESA Gaia Projektwissenschaftler. „Wir sehen sowohl in M31 als auch in M33 ungewöhnliche Merkmale wie verzogene Ströme und Schwänze von Gas und Sternen. Wenn die Galaxien vorher nicht zusammengekommen sind, können diese nicht durch die Kräfte geschaffen worden sein, die während einer Fusion zu spüren waren. Vielleicht entstanden sie durch Wechselwirkungen mit anderen Galaxien oder durch Gasdynamik innerhalb der Galaxien selbst.
Quellen:
- Forschungsbericht: Zuerst Gaia Dynamik des Andromeda-Systems: DR2-Bewegungen, Umlaufbahnen und Rotation von M31 und M33
- ESA-Pressemitteilung: GAIA erreicht neue Geschwindigkeit für Kollision zwischen Milchstraße und Andromeda
- GAIA-Mission der ESA
