Jens Asbjørn Bøgen
Neue Forschungsergebnisse geben Aufschluss darüber, wie Galaxien wie die Milchstraße wachsen und warum ihre Sterne unerwartete chemische Signaturen aufweisen. Dies liefert neue Erkenntnisse über die Kräfte, die unsere kosmische Nachbarschaft geprägt haben.
Astronomen haben seit Langem beobachtet, dass die Sterne in der Umgebung der Sonne in zwei klar abgegrenzte chemische Gruppen fallen, unterschieden durch ihre Anteile an Magnesium und Eisen.
Die Trennung ist so deutlich, dass sie auf Diagrammen der chemischen Häufigkeiten als zwei klar erkennbare Bahnen erscheint. Doch der Grund für diese „Bimodalität“ blieb bislang ungeklärt.
Rätsel der Galaxienchemie
Eine im Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlichte Studie untersucht dieses Rätsel mithilfe hochauflösender Auriga-Simulationen – digitaler Modelle, die die Entstehung und Entwicklung von Galaxien ähnlich der Milchstraße nachbilden.
Forschende vom Institut für Kosmoswissenschaften der Universität Barcelona (ICCUB) und vom französischen Centre national de la recherche scientifique (CNRS) analysierten 30 solcher simulierten Systeme, um nachzuvollziehen, wie ihre chemischen Fingerabdrücke entstanden.
Das Team betont, dass das Entschlüsseln des chemischen Archivs der Milchstraße entscheidend ist, um nicht nur die Vergangenheit unserer eigenen Galaxie zu verstehen, sondern auch die Entstehung anderer Systeme wie Andromeda, in denen eine vergleichbare Aufspaltung der Sternchemie bislang nicht beobachtet wurde.
„Diese Studie zeigt, dass die chemische Struktur der Milchstraße kein universeller Bauplan ist“, sagte Erstautor Matthew Orkney (ICCUB und Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, IEEC) in einem Artikel der Royal Astronomical Society.
Er fügte hinzu: „Galaxien können unterschiedliche Wege gehen, um zu ähnlichen Ergebnissen zu gelangen, und diese Vielfalt ist entscheidend, um die Entwicklung von Galaxien zu verstehen.“
Wege zur Bimodalität
Laut den Forschenden zeigen die Simulationen, dass sich zwei getrennte chemische Sequenzen über eine Vielzahl evolutionärer Abläufe bilden können.
Einige Galaxien durchlaufen intensive Phasen der Sternentstehung, die später ins Stocken geraten, während andere einen allmählichen Wandel zeigen, ausgelöst durch Veränderungen in der Gaszufuhr aus ihrer Umgebung.
Die Ergebnisse stellen auch frühere Annahmen infrage, nach denen eine dramatische Kollision – etwa die frühere Begegnung der Milchstraße mit dem Zwergsystem Gaia-Sausage-Enceladus – notwendig gewesen sei, um die chemische Spaltung hervorzubringen.
Stattdessen verweisen die Autorinnen und Autoren auf einfallendes metallarmes Gas aus dem circumgalaktischen Medium als entscheidenden Faktor bei der Bildung eines zweiten Sternenzweigs.
Blick nach vorn
Die Form dieser chemischen Bahnen, so die Studie, stimme eng mit dem zeitlichen Ablauf der Sternentstehung in jeder Galaxie überein und bestärke die Auffassung, dass chemische Muster Einblicke in das langfristige Verhalten von Galaxien bieten.
„Diese Studie sagt voraus, dass andere Galaxien eine Vielfalt chemischer Sequenzen aufweisen sollten. Dies wird bald im Zeitalter der 30-Meter-Teleskope überprüft werden können, wenn solche Untersuchungen in externen Galaxien zur Routine werden“, sagte Dr. Chervin Laporte (ICCUB-IEEC, CNRS–Observatoire de Paris und Kavli IPMU).
Er ergänzte: „Letztlich werden diese Erkenntnisse uns auch helfen, den physikalischen Entwicklungspfad unserer eigenen Milchstraße weiter zu verfeinern.“
Künftige Beobachtungen mit Teleskopen wie dem JWST sowie Missionen wie PLATO und Chronos sollen diese Vorhersagen mit beispielloser Präzision überprüfen.
Quellen: ICCUB, CNRS, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society