Gesundheit : Flossenschlag des Giganten

Der Rand der Milchstraße schwingt auf und ab – Astronomen glauben nun zu wissen, warum

Frank Schubert

Man kennt die Zahlen. Vorstellen kann man sie sich nicht. Die Milchstraße, von der Form her einer Scheibe ähnlich, hat einen Durchmesser von geschätzten 200 000 Lichtjahren. In Kilometern ausgedrückt ist das eine Neunzehn, gefolgt von siebzehn Nullen – eine Zahl, die sich dem Begriffsvermögen entzieht.

Noch schwerer vorstellbar ist die Tatsache, dass unsere Heimatgalaxie, dieser Gigant, rhythmische Bewegungen ausführt. Der Rand der Milchstraße hebt und senkt sich, er schwingt auf und ab wie die Schwanzflosse eines riesigen Wals. Allerdings ist die galaktische Bewegung ungeheuer langsam. Für ein einmaliges Heben und Senken braucht der Milchstraßenrand mehrere Milliarden Jahre.

Dass die galaktische Scheibe schwingt, haben unter anderem Radioastronomen aus Bonn herausgefunden. „Wir beobachteten den Himmel von der Erde aus in allen Richtungen, dabei untersuchten wir die 21-Zentimeter-Strahlung des Wasserstoffgases in unserer Galaxie“, erklärt Peter Kalberla vom Argelander-Institut für Astronomik in Bonn. Heraus kam die Dichteverteilung des Wasserstoffs in der Milchstraße.

Diese Verteilung zeigt, dass der Rand unserer Heimatgalaxie gewellt ist. „Er sieht aus wie eine verbogene Hutkrempe“, sagt Kalberla. Und wenn man noch genauer hinschaut, stellt man fest, dass sie zerknittert ist: Auf den großen Schwingungsbögen sitzen viele kleine. Das Ganze ähnelt einer Muschelschale, die sich in vielen kleinen Wellen zu einer größeren Wölbung biegt. „Die großen Schwingungsbögen der Hutkrempe entsprechen der Grundschwingung der Milchstraße“, sagt Kalberla. Die vielen kleinen Schwingungsbögen, die auf den großen sitzen, entsprächen übergeordneten Schwingungsmustern. Die Bonner Radioastronomen nutzten für ihre Beobachtungen zwei Radioteleskope, eins in den Niederlanden und eins in Argentinien.

Lange Zeit haben die Forscher gerätselt, warum die Milchstraße schwingt. Nun glauben die Astronomen Leo Blitz (Universität von Kalifornien, Berkeley), und Martin Weinberg (Universität von Massachusetts, Amherst) die Lösung gefunden zu haben. Ihrer Meinung nach sind es die Magellanschen Wolken, Nachbargalaxien der Milchstraße, die diese mit ihrer Schwerkraft verformen.

Die Magellanschen Wolken umkreisen die Milchstraße auf einer riesigen Orbitalbahn. Für einen Umlauf benötigen sie anderthalb Milliarden Jahre. Laut Blitz und Weinberg wirken dabei Schwerkräfte, die an der Milchstraße ziehen und ihren Rand verbiegen. Sie würden unsere Heimatgalaxie zu insgesamt drei verschiedenen Schwingungen anregen, die sich gegenseitig überlagern und die Milchstraße wie ein Trommelfell vibrieren lassen. Das klingt auf den ersten Blick nach einer einfachen These – aber nur auf den ersten Blick.

Denn die Idee der amerikanischen Astronomen ist nicht neu. „Weinberg hat das Gleiche schon einmal vor acht Jahren behauptet“, sagt Kalberla. Später stellte sich heraus, dass die Magellanschen Wolken für die Verformung der Milchstraße nicht verantwortlich sein können: Sie sind zu leicht. Ihre Gesamtmasse beträgt lediglich zwei Prozent derjenigen unserer Heimatgalaxie – nicht genug, um eine hinreichende Schwerkraftwirkung auf die Milchstraße auszuüben.

Diesem Dilemma mussten Blitz und Weinberg Rechnung tragen. Ihre neue These ist folgerichtig komplizierter als die ursprünglich vorgetragene. Sie glauben, dass es nicht allein die sichtbare Masse der Magellanschen Wolken ist, die unsere Galaxie verzerrt. Man müsse zusätzlich noch die Dunkle Materie beachten, die sich um die sichtbare Milchstraße herum erstreckt und zwanzigmal so schwer ist wie diese. Während die Magellanschen Wolken durch die Dunkle Materie pflügen, so Blitz und Weinberg, erzeugen sie einen Sog, der so stark ist, dass er die beobachteten Verformungen der Milchstraße hervorrufen kann.

Das klingt spekulativ. Denn über die Dunkle Materie weiß man bislang nicht viel. Sicher scheint nur, dass sie existiert und dass sie sich im Umkreis der sichtbaren Galaxien konzentriert. Das lässt sich aus dem Rotationsmuster der Galaxien ableiten. Woraus die Dunkle Materie aber besteht, weiß derzeit niemand. Es scheint sich um einen unsichtbaren Stoff zu handeln, der mit „normaler“ Materie allein über die Schwerkraft in Wechselwirkung tritt – und sonst nicht. Wir könnten also in jedem Moment von riesigen Mengen Dunkler Materie durchdrungen werden, ohne das Geringste zu spüren.

„Eines der Hauptprobleme mit der Dunklen Materie ist, dass man nicht weiß, wie sie verteilt ist“, sagt Kalberla. Konzentriert sie sich als riesiger kugelförmiger Haufen um unsere Milchstraße – oder vielleicht als Scheibe? Die meisten Astronomen, so Kalberla, würden von einer kugelförmigen Verteilung ausgehen. Dieser Dunkle-Materie-Halo sei vermutlich noch wesentlich größer als die sichtbare Milchstraßenscheibe.

„Das ganze Thema ist unter Astronomen und Astrophysikern heiß umstritten“, sagt Kalberla. Die von Blitz und Weinberg aufgestellte These betrachtet er mit Zurückhaltung. Bei der Dichteverteilung des galaktischen Wasserstoffs arbeiteten die beiden mit bestätigten Messdaten. Zu den Schlüssen, die die Amerikaner daraus ziehen, wolle er sich allerdings nicht äußern.

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