Zeitung Heute : Zwergenaufstand im Schützen

Mehrere kleine Galaxien haben sich in unserer Milchstraße eingenistet - eine Begegnung mit den Extragalaktischen

Thomas de Padova

Vielleicht wird man unsere Epoche eines Tages als „dunkles Zeitalter“ betrachten. Als eine Phase, in der Wissenschaftler noch glaubten, die Milchstraße sei eine Scheibe. Wie im „düsteren Mittelalter“, in dem das Wissen darum, dass die Erde eine Kugel ist, angeblich verloren ging. Es bedurfte des Mutes eines Kolumbus, um die Vorstellung zu besiegen, man könne am Ende der Welt mit dem Schiff über die Kante der Scheibe hinabstürzen.

Das ist eine der vielen Legenden, die unsere Vorurteile gegenüber dem Mittelalter kennzeichnen. Aber das Abendland fiel nach dem Untergang Griechenlands und Roms nicht in ein 1000-jähriges Dunkel flacher Geistlichkeit. Thomas von Aquin, Roger Bacon, Beda Venerabilis oder Augustinus glaubten nicht an eine platte Erde. Und genauso wenig lassen sich die heutigen Gelehrten von dem blenden, was in astronomischen Modemagazinen häufig gezeigt wird: wunderschöne Spiralgalaxien, in denen alle Sterne auf einer Drehscheibe rotieren.

Der erste Eindruck täuscht. Die Milchstraße ist mehr als eine Scheibe. Was wir sehen, ist nur ein Bruchteil der Materie, die unsere Galaxie tatsächlich ausmacht.

Aber schon dieses Wenige ist ungeheuer viel. Schauen Sie sich einmal diese Aufnahme unserer Milchstraße an, so wie man sie bei besten Beobachtungsbedingungen von der Erde aus fotografieren kann. Sie sehen ein atemberaubendes Gewimmel aus Sternen, Nebeln (rot) und Dunkelwolken. Wenn Sie genau hinschauen, entdecken Sie vielleicht auch Ihnen bekannte Sterne und Sternbilder:

Zum Beispiel weit oben, direkt über einer roten Sichel (Barnards Loop), die drei Gürtelsterne des Sternbilds Orion. Schräg darunter am Rand des Bandes der Milchstraße sitzt Sirius, der hellste Stern des Nachthimmels. Er ist der Erde ausgesprochen nah. Dagegen kann man ganz oben auf der linken Seite übereinander die beiden Sterne Castor (der oberste, bläulich) und Pollux (etwas näher, heller) finden. Sie funkeln im Sternbild Zwillinge, das wir am Mittwoch im nächsten Teil der Serie vorstellen werden.

Doch wenden wir uns zunächst dem Sternbild Schütze zu. Dort liegt das Zentrum unserer Milchstraße. Es ist dicht mit Gas- und Staubwolken bevölkert. Diese Wolken sind für unser Auge undurchdringlich. Nur mit Weltraumteleskopen, die die von den Objekten ausgesandte Wärmestrahlung messen, können Astronomen in sie hineinschauen.

Auf diese Weise haben amerikanische Forscher kürzlich festgestellt, dass die Zentralregion der Milchstraße einen lang gestreckten Balken bildet, von dem die Spiralarme abzweigen. Unsere Sonne dreht sich mit Milliarden anderer Sterne um diese Achse der Galaxie. Aber längst nicht alle Himmelskörper nehmen daran teil. Vor gut zehn Jahren entdeckten Forscher im Sternbild des Schützen eine riesige Ansammlung von Sternen, die nicht in der Milchstraßenscheibe kreisen, sondern senkrecht dazu. Sie laufen auf einer polaren Bahn um das Zentrum herum.

Nach diesem überraschenden Befund haben Astronomen weitere Irrläufer gefunden. Im Großen Hund zum Beispiel, in jenem am Winterhimmel gut sichtbaren Sternbild, das uns vornehmlich durch Sirius bekannt ist.

Unterhalb der galaktischen Scheibe hat sich eine fremde Galaxie in unserer Heimat eingenistet. Sie enthält einige hundert Millionen Sterne. Von der Erde ist sie nicht weiter entfernt als das Zentrum der Milchstraße. „Sie ist so nah, dass sie uns viel größer erscheint als der Vollmond“, sagt Hans-Walter Rix, Direktor am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg.

Die Galaxie leuchtet nur schwach durch die Milchstraßenebene hindurch, sonst hätte man sie viel früher gesichtet. Im kosmischen Maßstab zählt sie zu den Zwerggalaxien, genauso wie die zuvor aufgespürte, nur wenig weiter entfernte Zwerggalaxie im Sternbild Schütze. Die Spuren dieser Galaxien tauchten im Zuge großer Himmelsdurchmusterungen auf. Diese automatisierten Beobachtungsreihen stellen Astronomen vor ähnliche Aufgaben wie das Genomprojekt die Mediziner. Die Mengen an Einzeldaten, die moderne Teleskope liefern, sind so groß, dass viele Zusammenhänge durchs Raster zu fallen drohen. Ohne theoretische Modelle sind solche Daten unlesbar.

Rix und seine Kollegen haben inmitten von zahllosen Objekten einen Schwarm von Sternen identifiziert, der sich wie ein Ring um die Milchstraße windet. Er besteht aus jenen Sternen, die im Laufe der Zeit aus der Zwerggalaxie im Großen Hund herausgerissen worden sind. „Die Galaxie wurde zunächst auf eine Umlaufbahn gezwungen und dann immer mehr gedehnt“, sagt Rix. So ging ihr innerer Zusammenhalt allmählich verloren.

Vor einer Himmelskarte im Flur des ersten Stockwerks des Heidelberger Instituts erläutert Rix den Verlauf dieses Zerfalls. Der groß gewachsene Wissenschaftler wurde vor sieben Jahren als 34-Jähriger einer der jüngsten Direktoren in der Geschichte der Max-Planck-Gesellschaft. Mit leicht bayerischem Zungenschlag erzählt er, dass sich in den kommenden Jahrmillionen noch mehr Sterne aus dem Verband lösen und sich rund um die Milchstraße verteilen werden, während die Zwerggalaxie langsam mit unserer Milchstraße verschmilzt.

Das Los dieser entwurzelten Sterne sei dem der Meteore vergleichbar: Diese sind nichts anderes als Staub, den die Kometen in unserem Sonnensystem entlang ihrer Bahn verloren haben und der uns immer wieder herrliche Sternschnuppenschauer beschert, wenn die Erde eine dieser Staubfahnen durchquert.

Die Milchstraße ist von einem sehr viel größeren Halo umgeben, einer Kugel, die sich unter anderem aus den Überresten vieler ehemals eigenständiger Galaxien zusammensetzt. Sie alle sind irgendwann mit unserer Milchstraße zusammengestoßen und haben sich mit ihr verbunden. „Wir schauen nach, wo überall die Überreste von Zwerggalaxien zu finden sind“, sagt Rix.

Der Halo ist etwa zehnmal so groß wie die sichtbare Scheibe und wegen seiner enormen Ausdehnung kaum erforscht. Aber es gibt darin etliche schon länger bekannte Objekte: rund 200 Kugelsternhaufen zum Beispiel, in denen sich jeweils etwa eine Million Sterne tummeln.

Rix schätzt, dass sich gegenwärtig etwa drei Viertel aller Sterne der Milchstraße in der Scheibe befinden, ein Viertel dagegen im Halo. Diese Halosterne sind deutlich älter als die der Scheibe. Das lässt sich daran ablesen, dass sie nur sehr wenige Metalle enthalten, die sich erst im Laufe der kosmischen Entwicklung aus dem zunächst vorhandenen Wasserstoff und aus Helium gebildet haben.

Die Halosterne bestehen großenteils aus recht ursprünglichem Material. Die ältesten unter ihnen leuchten bereits seit mehr als 13 Milliarden Jahren, und damit schon knapp drei Mal so lange wie unsere Sonne, die vor gut 4,5 Milliarden Jahren erstmals aufleuchtete. Einige Halosterne sind bereits wenige 100 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden.

Unsere Milchstraße gehört damit vermutlich zu den Gründungsmitgliedern des Universums. Ihre Scheibe mit den hellen Spiralarmen hat sich vermutlich erst unter dem Zustrom von immer neuem Gas entwickelt. „Sie wächst weiter und wird dicker“, sagt Rix. Zwerggalaxien, die in sie eindringen, schütteln die Scheibe durch und wirbeln ihr Material auf. „Irgendwann wird sie sich in ein rundes Gebilde verwandeln.“ In eine weniger prächtige, aber noch massereichere elliptische Galaxie.

Dass die Milchstraße nicht längst zu einer solchen elliptischen Galaxie geworden ist und einen immer dickeren Bauch bekommen hat, liegt an ihrer vergleichsweise ruhigen Geschichte. Sie hat erst wenige heftige Kollisionen mit anderen Galaxien hinter sich – aber noch einige Turbulenzen vor sich. Sie wird zunächst einige kleinere Galaxien zu sich nehmen, etwa die beiden Magellanschen Wolken, bevor der ganz große Brocken kommt: die Andromeda-Galaxie. Sie rast mit einer Geschwindigkeit von 120 Kilometern pro Sekunde auf uns zu und wird die Milchstraße in vier bis fünf Milliarden Jahren erreichen. Wenn die beiden riesigen Galaxien miteinander verschmelzen, werden sich die Spiralarme vielleicht endgültig auflösen.

Aber das ist reine Formsache. „Was man beobachten kann, ist nur die Verteilung der Sterne und des Gases“, sagt Rix. Die Milchstraße schließt jedoch viel mehr ein. Nur 15 Prozent ihrer Materie sind überhaupt für uns sichtbar. „Der Rest ist dunkle Materie.“

85 Prozent der Masse unserer Milchstraße bestehen aus einem uns völlig unbekannten Stoff. Wir wissen von ihm nur, dass er da ist und den riesigen, kugelförmigen Halo um die Milchstraße herum ausfüllt. Diese dunkle Materie strahlt kein Licht ab und keine Energie. Sie behält ihre einmal zu einer Galaxie verdichtete Form bei und kann nicht im Laufe der Zeit abkühlen und sich in einer Scheibe sammeln wie das Gas und die Sterne, die sich – wie eine Eiskunstläuferin, die ihre Arme zur Pirouette anzieht – schnell um das Zentrum der Galaxie drehen.

Obschon die Milchstraße nicht flach ist, entstehen in ihrer Scheibe, in den Spiralarmen, die meisten Sterne. Warum sich so lange nach dem Urknall immer noch neue Sterne und Planeten bilden und was diesen Kreislauf in Gang hält, darüber mehr am Mittwoch in der dritten Folge der Serie.

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