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Lichtschwächste Galaxie entdeckt

Andromeda IX soll Aufschluss über Dunkle Materie geben

Im Rahmen des Sloan Digital Sky Survey (SDSS), eines internationalen Projekts zur hochempfindlichen Durchmusterung großer Himmelsareale, hat eine Gruppe von Astronomen die lichtschwächste jemals beobachtete Galaxie entdeckt - sie liegt unmittelbar vor unserer kosmischen Haustür.
Die Entdeckung wurde auf dem 204. Jahrestreffen der American Astronomical Society (AAS) am 31. Mai 2004 in Denver/USA präsentiert. Sie bedeutet einen wichtigen Fortschritt für unser Verständnis der Dunklen Materie und ihrer Rolle bei der Bildung von Galaxien.

Andromeda-Galaxie (M 31)

Andromeda-Galaxie (M 31)

Die neu entdeckte Galaxie steht nicht weit vom Großen Andromeda-Nebel und trägt den Namen Andromeda IX. Sie ist etwa halb so lichtstark wie der bisherige Rekordhalter (hinsichtlich der Lichtschwäche) und so diffus, dass sie nur etwa ein Hundertstel so hell ist wie der Nachthimmel. Der Andromeda-Nebel, auch M 31 genannt, ist eine etwa zwei Millionen Lichtjahre von unserem Milchstraßensystem entfernte und eine diesem sehr ähnliche Spiralgalaxie - und damit ihr nächster großer Nachbar. Im Herbst ist er in unseren Breiten als schwach leuchtender Nebelfleck am Nachthimmel sichtbar. Frühere Himmelsdurchmusterungen waren nicht hinreichend empfindlich, um derartige Objekte nachzuweisen.

"Wir suchten nach losen Ansammlungen von Sternen - dabei haben wir diese unglaublich lichtschwache Galaxie in der unmittelbaren Nähe des Andromeda-Nebels entdeckt", erklärten Daniel Zucker und Eric Bell, zwei der am Sloan Digital Sky Survey (SDSS) beteiligte Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg.


Sloan Digital Sky Survey


Der Sloan Digital Sky Survey ist die umfassendste bisher unternommene Himmelsdurchmusterung. Weltweit sind 200 Astronomen an diesem Projekt beteiligt, das Ergebnis wird eine Karte von etwa einem Viertel des gesamten Himmels sein, auf der Hunderte Millionen astronomischer Quellen mit ihren Positionen und Helligkeiten verzeichnet sind. Auch die Entfernungen von mehr als einer Million Galaxien und Quasare werden im Rahmen des SDSS bestimmt. Die Durchmusterung wird am 2.5-Meter-Teleskop des Apache-Point-Observatoriums in New Mexico/USA durchgeführt. Das Teleskop ist zum Nachweis schwacher Objekte wie der Galaxie Andromeda IX besonders gut geeignet. Während der Durchmusterung wird das Teleskop nicht auf einen vorgegebenen Punkt am Himmel gerichtet. Vielmehr tastet es jede Nacht einen Streifen des Himmels ab, der von einem Horizont zum anderen reicht. Seine Kameras sind mit hochempfindlichen digitalen Detektoren bestückt, die in fünf verschiedenen Spektralbereichen empfindlich sind. Das Teleskop ist etwa zehn bis hundert mal so effektiv wie andere Teleskope. Deshalb lassen sich damit von großen Himmelsarealen innerhalb kurzer Zeit Daten sammeln, in denen später nach seltenen und lichtschwachen Objekten gesucht werden kann. Deshalb eignet es sich zur Entdeckung von Galaxien wie Andromeda IX.

Im Anschluss an die Entdeckung von Andromeda IX wurden die SDSS-Daten wie auch ältere Archivbilder dieser Region zur Analyse der Galaxie herangezogen. Andromeda IX besitzt etliche Eigenschaften der Spheroidalen Zwerggalaxien - einer Klasse von kleinen, elliptisch geformten Galaxien, die typischerweise als Begleiter großer Galaxien auftreten. Aber sie ist deutlich lichtschwächer und diffuser als alle bisher bekannten Exemplare dieses Typs.

Die spheroidale Zwerggalaxie in Ursa Major (dem Großen Bären), ein Satellit unseres eigenen Milchstraßensystems, war bis vor kurzem die lichtschwächste bekannte Galaxie. Aber mit ihren rund 200.000 Sonnen ist Andromeda IX nur etwa halb so leuchtkräftig wie diese und nur ein Hunderttausendstel so leuchtkräftig wie das Milchstraßensystem. Dazu kommt, dass die wenigen Sterne in Andromeda IX über ein Gebiet verteilt sind, dessen Durchmesser etwa 3.000 Lichtjahre beträgt. Damit ist sie die am dünnsten besiedelte bekannte Galaxie.

"Kondensationskeime" der Galaxienbildung


Aber die Galaxie Andromeda IX ist nicht bloß als Rekordhalter von Interesse. Ihre Entdeckung hilft bei der Lösung eines der größten Rätsel, welche die heutigen Astronomen beschäftigen - das Rätsel der "fehlenden Satelliten". Die heute führende Theorie für die Entstehung großer Strukturen im Kosmos ist auf dem Postulat der Existenz so genannter "Dunkler Materie" gegründet. Dunkle Materie, die das Licht weder emittiert noch absorbiert, ist nur durch die gravitative Anziehung beobachtbar, die sie auf sichtbare Materie ausübt. Gemäß der auf dieser Vorstellung beruhenden Modelle hat die Dunkle Materie bald nach dem Urknall begonnen, Klumpen und lokale Verdichtungen zu bilden, während die normale Materie dazu noch zu heiß war. Kleinere Klumpen Dunkler Materie vereinigten sich zu immer größeren Strukturen. Als später die normale Materie hinreichend weit abgekühlt war, um die gravitative Anziehung der Dunklen Materie zu spüren, kollabierte sie in Richtung auf die bereits vorhandenen Verdichtungen Dunkler Materie. Auf diese Weise wirkten die Verdichtungen der Dunklen Materie als "Kondensationskeime" für die Bildung der Galaxien.

Das Rätsel der "fehlenden Satelliten" besteht nun darin, dass nach dieser Modellvorstellung die großen Galaxien etwa hundertmal so viele kleine Begleiter (von denen jeder sich um einen Klumpen Dunkler Materie bildete) haben sollten, als bisher beobachtet. Die Entdeckung von Andromeda IX weist nun auf die Möglichkeit hin, dass diese Begleiter einfach nur zu lichtschwach sind, als dass man sie in früheren Durchmusterungen hätte entdecken können. "Die Überdeckung großer Himmelsareale und die extreme Empfindlichkeit des SDSS sind völlig neuartig und haben uns in die Lage versetzt, solche unglaublich schwachen Objekte wie Andromeda IX und Andromeda NE [2] zu finden, und zwar über den Nachweis, nicht ihrer gesamten Leuchtkraft, sondern der einzelnen Sterne, aus denen sie bestehen," so Eva Grebel von der Universität Basel, eine an der Entdeckung von Andromeda IX beteiligte Wissenschaftlerin. Der Einsatz der beschriebenen Technik führte zur Entdeckung einen ganzen Reihe weiterer kleiner
Gebilde.

"Es handelt sich möglicherweise um ferne Galaxien; wenn sich aber herausstellt, dass auch nur wenige von ihnen tatsächlich nahe, extrem leuchtschwache Objekte sind, dann wäre das Rätsel der fehlenden Satelliten weitgehend gelöst," meint Alexei Kniazev, ein Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Astronomie. "Wir benötigen weitere Daten, um ganz sicher zu sein."
(idw - Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, 04.06.2004 - DLO)
 
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