Unsere große, sternenklare, spiralförmige Milchstraßengalaxie ist eine von hundert Milliarden! Mindestens 100 Milliarden andere Galaxien, die von den prächtigen Feuern einer Vielzahl von Sternen entflammt sind, bewohnen das sichtbare Universum. Das sichtbare – oder beobachtbare – Universum ist die relativ kleine Region unseres unvorstellbar riesigen Kosmos, die wir beobachten können. Wir können nicht sehen, was jenseits des mysteriösen Horizonts – oder Randes – unseres sichtbaren Universums existiert (oder auch nicht), weil das Licht, das von allem, was in diesen abgelegenen, mysteriösen Regionen existiert, ausgeht, seither nicht genügend Zeit hatte, zu uns zu gelangen Unser Universum wurde im inflationären Urknall vor fast 14 Milliarden Jahren geboren. Aber auch unsere eigene Galaxie hat einige ihrer eigenen Geheimnisse gut bewahrt Testzentrum Potsdam , und im Oktober 2013 gaben Astronomen bekannt, dass sie noch eines davon entdeckt hatten. Unsere sternenklare Milchstraße kräuselt sich in der Dunkelheit des Weltraums wie eine Fahne im Wind!
In der Tat, unsere Milchstraße flattert! Eine dreidimensionale Karte, die die Entfernungen und Geschwindigkeiten von Tausenden von glühenden Sternen zeigt, zeigt, dass sie alle stark erschüttert sind – und dass unsere gesamte Milchstraße im intergalaktischen Raum auf und ab schaukelt! Allerdings weiß niemand warum! Die Wellenbewegungen könnten durch frühere Zusammenstöße mit kleineren Galaxien oder alternativ durch Klumpen dunkler Materie verursacht werden. Dunkle Materie ist ein mysteriöses Zeug – viel häufiger als die atomare Materie, mit der wir vertraut sind. Atomare Materie macht die Welt aus, die wir kennen – es ist der Stoff von Planeten, Monden und Menschen – tatsächlich repräsentiert atomare Materie buchstäblich alle Elemente, die im Periodensystem zu finden sind. Es wird angenommen, dass dunkle Materie nichtatomare Materie ist; Das heißt, es ist keine baryonische Materie, die aus Protonen und Neutronen besteht, die in Atomkernen vorkommen. Dunkle Materie ist nicht wirklich „dunkel“ – sie ist unsichtbar. Dieses exotische Zeug ist unsichtbar, weil es nicht mit Licht (oder irgendeiner anderen Form von Strahlung) interagiert, und dennoch ist es sehr wahrscheinlich da, weil seine Gravitationswirkung auf andere sichtbare Objekte beobachtet werden kann, selbst wenn die Dunkle Materie dies nicht kann direkt angesehen.
Die Bestimmung der Ursache der Wellen unserer Milchstraße wird uns mehr über ihre mysteriöse Vergangenheit verraten und auch wertvolle Informationen für zukünftige Untersuchungen über die Natur unseres eigenen sternengesprengten kosmischen Windrads liefern.
Unsere Milchstraße ähnelt einer abgeflachten Scheibe, die aus Gas und unzähligen schillernden Sternen besteht. Astronomen wissen seit langem, dass sich diese Scheibe in horizontaler Richtung um einen zentralen Kern dreht, der ein supermassereiches Schwarzes Loch beherbergt. Supermassereiche Schwarze Löcher sind mysteriöse Gravitationsmonstrositäten, die Millionen bis Milliarden Mal mehr wiegen als unsere Sonne. Das supermassive Tier unserer Galaxie wiegt weniger als viele seiner Art, da es „nur“ Millionen, im Gegensatz zu Milliarden, Sonnenmassen umfasst. Es heißt Sagittarius A* oder kurz Sag A* (ausgesprochen saj-a-star). Es war jedoch bis jetzt nicht bekannt, ob die Scheibe auch eine vertikale Bewegung hatte oder nicht.
„Wenn es externe Einflüsse auf die Festplatte gibt, würde man einen stabilen Zustand erwarten: Die Dinge würden sich drehen und drehen – aber es sollte keine Auf- und Ab-Bewegung geben. Das ist schwer zu induzieren“, bemerkte Dr Kenneth Freeman im New Scientist vom 24. Oktober 2013. Dr. Freeman ist an der Australian National University in Canberra.
Unsere galaktische Nachbarschaft
Unsere Milchstraße ist einer großen Anzahl anderer Galaxien sehr ähnlich, die im gesamten Kosmos herumtanzen. Der Gasvorrat unserer Galaxie und ihre Vielzahl feuriger Sterne befinden sich hauptsächlich in einer Scheibe, die um eine zentrale Ausbuchtung rotiert, wo die Sterne viel dichter beieinander wohnen – und wo Sag A* in geheimer, hungriger Stille lauert und auf sein Abendessen wartet von Sternen und Gas, um in seinen wartenden Schlund zu wirbeln. Unsere Sonne und ihre schöne Familie vertrauter Planeten, Monde und verschiedener kleinerer Objekte befindet sich etwa 25.000 Lichtjahre vom überfüllten galaktischen Zentrum entfernt. Licht legt etwa 9,46 Billionen Kilometer – oder 5,88 Billionen Meilen – in einem Erdjahr zurück.
Von dort, wo sich die Erde befindet, in den entfernten Vororten unserer Milchstraße in einem ihrer wirbelnden Spiralarme, scheinen sich die anderen Sterne in einem Streifen über den Himmel zu sammeln – dieser Streifen ist die Milchstraße, und er erstreckt sich wie ein Lächeln Horizont zu Horizont. Die Sterne, die wir innerhalb dieses Streifens beobachten können, kreisen um das galaktische Zentrum und brauchen mehr als 100 Millionen Erdjahre, um nur eine Umlaufbahn zu absolvieren. Die Andromeda-Galaxie ist unser nächster großer galaktischer Nachbar im Weltraum. Andromeda ist, wie unsere Milchstraße, ebenfalls eine Spirale, und sie befindet sich etwa 2 Millionen Lichtjahre entfernt – vorerst! Wie unsere eigene Galaxie beherbergt Andromeda eine große Population von Milliarden von Sternen jeden Alters sowie einen reichen Gasvorrat. Die Schwerkraft zieht Andromeda mit etwa 100 Kilometern pro Sekunde auf uns zu. In etwa 5 Milliarden Jahren werden unsere Milchstraße und Andromeda aufeinanderprallen und dann verschmelzen – und zu dem werden, was manche Astronomen spielerisch die große Milkomeda-Galaxie nennen!
Unsere Milchstraße, die Andromeda-Galaxie und mindestens 20 kleinere Galaxien bilden die Lokale Gruppe. Die Lokale Gruppe hat einen Durchmesser von einigen Millionen Lichtjahren und ist wiederum ein Mitglied des Virgo-Galaxienhaufens. Riesige Galaxienhaufen leben in unserem Kosmos, und einige von ihnen beherbergen Hunderte von Galaxien. Der Kern unseres Virgohaufens ist etwa 50 Millionen Lichtjahre von uns entfernt. Die zahlreichen Galaxiengruppen und Galaxienhaufen sind selbst kleinere Bestandteile riesiger netzartiger Ranken und dünner, weiter Flächen. Zum Beispiel ist die sogenannte Große Mauer der Galaxien eine plattenartige Ausdehnung, die eine enorme Ansammlung von Galaxien beherbergt, die etwa 200 Millionen Lichtjahre von uns entfernt sind. Eine ähnlich riesige Struktur, der Große Attraktor, zerrt gnadenlos mit seinem heftigen Gravitationsgriff am gesamten Virgo-Galaxienhaufen – und nimmt uns natürlich zusammen mit dem Rest der Lokalen Gruppe mit atemberaubender Geschwindigkeit mit von etwa mehreren hundert Kilometern pro Sekunde.
Unsere plätschernde Galaxie!
Frühere Beobachtungen der vertikalen Verteilung von Sternen in unserer Milchstraße hatten komprimierte Schichten entdeckt, die auf eine Welle hindeuten, die sich durch die Scheibe bewegt. In jüngerer Zeit haben Dr. Mary Williams vom Leibniz-Institut für Astrophysik in Potsdam, Deutschland, und ihre Kollegen jedoch kürzlich veröffentlichte Daten, die aus der Umfrage des Radial Velocity Experiment (RAVE) stammen, sorgfältig untersucht. Die RAVE-Durchmusterung erstellte die erste dreidimensionale Karte der Sternbewegung in unserer galaktischen Nachbarschaft.
RAVE vermisst fast eine halbe Million Sterne, die etwa 6500 Lichtjahre in alle Richtungen verstreut sind. Das Team von Dr. Williams konzentrierte sich auf eine spezielle Klasse von Sternen, die als rote Klumpenriesen bezeichnet werden. Diese Sterne sind für Astronomen wertvoll, weil sie alle ungefähr die gleiche Helligkeit aufweisen. Aus diesem Grund lassen sich rote Klumpriesen bei der Bestimmung ihrer Entfernung zu uns sowie bei der Berechnung ihrer Relativgeschwindigkeit besser vergleichen. Das Astronomenteam kombinierte dann die aus der RAVE-Durchmusterung gewonnenen Daten zur horizontalen Bewegung mit anderen Beobachtungen darüber, wie die Sterne auf und ab wackeln.
Dr. Williams und ihr Team entdeckten, dass sich die Sterne, die näher am Zentrum unserer Milchstraße liegen, sowohl über als auch unter der Ebene nach außen ausbreiten, während weiter entfernte Sterne nach innen strömen. Darüber hinaus kann die Bewegung einzelner Sterne, die sich in diesen Regionen aufhalten, ziemlich chaotisch sein, wobei einige tatsächlich in alle Richtungen zittern. Wenn es uns jedoch möglich wäre, das ganze Drama von außen zu beobachten, würden wir sehen, dass unsere Region der galaktischen Scheibe wie ein zum Trocknen aufgehängtes Tuch aussieht, das sich im Wind kräuselt.
Diese Wellenbewegung könnte vor langer Zeit durch einen Zusammenstoß mit einer anderen Galaxie verursacht worden sein. Alternativ könnten die beiden Magellanschen Wolken, die nahe Satellitengalaxien sind, diese Wellenbewegung heute verursachen. Die beiden Magellanschen Wolken wirbeln um unsere Milchstraße und verformen ihre Scheibe.
Die Antwort auf dieses Rätsel könnte jedoch exotischer sein. Dr. Freeman glaubt, dass ein Halo aus mysteriöser dunkler Materie, der unsere gesamte Galaxie umgibt, der wahre Schuldige ist. Computersimulationen zeigen, dass das seltsame Zeug klumpig ist, und wenn Klumpen dunkler Materie durch die Scheibe wandern, könnten sie dazu führen, dass sie kräuselt.
Der nächste Untersuchungsweg wäre, zu sehen, ob unsere gesamte Galaxie sich kräuselt oder ob nur unsere Nachbarschaft erschüttert wird. Das GAIA-Raumschiff der kommenden Europäischen Weltraumorganisation, das Ende 2013 starten soll, könnte diese wichtige Frage beantworten. Außerdem können Astronomen nach Hinweisen auf eine uralte Kollision mit einer anderen Galaxie suchen, die unsere Galaxie möglicherweise in Aufruhr versetzt hat.
Diese unterschiedlichen Hypothesen können letztendlich mit der Verbesserung der galaktischen Simulationen auf die Probe gestellt werden. Diese verbesserten Testzentrum Potsdam Simulationen können dann mit Beobachtungen der galaktischen Wellen sowie mit möglichen Schuldigen verglichen werden, die diese flatternde Bewegung verursacht haben könnten.
„Sie haben den Theoretikern und Modellierern wirklich den Fehdehandschuh hingeworfen“, sagte Dr. Ralph Sutherland, ebenfalls von der Australian National University, im New Scientist vom 24. Oktober 2013.