Die Milchstraße ist „verbeult“

Verbogene Sternenscheibe: Die Milchstraße ist nicht vollständig eben, sondern deutlich verformt, wie eine Studie enthüllt. Demnach weichen vor allem die Außenregionen unserer Galaxie in großen Bögen nach oben und unten von der Hauptebene der Sternenscheibe ab. Das Ausmaß und die Form dieser „Beulen“ haben Astronomen nun erstmals mithilfe veränderlicher Sterne näher bestimmt – und auch erste Hinweise auf ihre Ursache gewonnen.

Es scheint fast paradox: Gerade weil die Milchstraße unsere kosmische Heimat ist, kennen wir sie weit weniger gut als beispielsweise unser Nachbargalaxie Andromeda. Denn unsere Position mitten in dieser Sternenansammlung macht es uns unmöglich, die Milchstraße als Ganzes zu sehen. Klar scheint nur, dass unsere Galaxie eine Balkenspirale ist, deren spiralige Sternenarme sich in einer flachen Hauptebene konzentrieren. Gleichzeitig aber ist die Milchstraße ein dynamisches System, das von internen Veränderungen, aber auch äußeren Einflüssen geprägt wird.

Veränderliche Sterne als Positionsanzeiger

Schon länger gibt es zudem Hinweise darauf, dass die Milchstraße weniger flach sein könnte als lange angenommen – vor allem im sternenarmen Außenbereich. Doch wie unsere Galaxie von der ebenen Form abweicht, ließ sich bisher nur grob schätzen. Zudem blieb bisher unklar, ob die Form der Gas- und Sternenscheibe bei der Milchstraße übereinstimmen. Denn dafür ist es nötig, die Entfernung von Sternen und anderen Objekten im Außenbereich der Galaxie möglichst präzise zu vermessen.

Dies ist nun Xiaodian Chen von den Nationalen Astronomischen Observatorien in China und seinem Team gelungen. Für ihre Studie hatten sie die Positionen von veränderlichen Sternen, sogenannten Cepheiden, ausgewertet. Diese jungen, massereiche Sterne zeigen regelmäßige Helligkeitsschwankungen, deren Takt direkt mit ihrer Leuchtkraft verknüpft ist. Dieser Takt kombiniert mit ihrer scheinbaren Helligkeit verrät daher recht genau ihre Entfernung. Indem sie 1.339 Cepheiden als Positionsmarker nutzten, haben die Forscher nun die dreidimensionale Form der Milchstraße und ihrer Außenregionen genauer als bisher bestimmt.

S-förmig verbogen

Das Ergebnis: Gas- und Sternenscheibe der Milchstraße sind relativ deckungsgleich – aber beide sind auffällig verbogen. „Wir denken normalerweise, dass Spiralgalaxien ziemlich flach sind, wie Andromeda, die man durch ein Teleskop gut sehen kann“, erklärt Co-Autor Richard de Grijs von der Macquarie University in Sydney. Doch bei der Milchstraße sei dies nicht der Fall. Stattdessen sind einige Teile der galaktischen Scheibe nach oben, andere nach unten ausgebeult.  

Oben: 3D-Form der Milchstraßenscheibe mit einzeichneten Cepheiden. Unten: Veränderungen mit zunehmendem Abstand vom Milchstraßenzentrum © Xiaodian Chen

Die Milchstraße ist dadurch von der Seite gesehen leicht s-förmig. „In den äußeren Regionen der Galaxie haben wir zudem festgestellt, dass die s-förmige Sternenscheibe in einem zunehmend verbogenen Spiralmuster verformt ist“, berichtet de Grijs. Er und seine Kollegen vermuten, dass diese Verformung durch Wechselwirkungen mit der Drehbewegung des Milchstraßenzentrums zustande kommt. Indizien dafür liefern Beobachtungen ähnlicher Verformungsmuster bei rund einem Dutzend anderer Spiralgalaxien.

Wichtige Grundlage für weitere Forschung

„Diese Ergebnisse liefern uns eine neue Kartengrundlage für die Erforschung der stellaren Bewegungen in der Galaxie“, sagt Chens Kollege Licai Deng. Denn ohne eine klare Vorstellung davon, wie die Milchstraße aussehe, sei es sehr schwer, Entfernungen von der Sonne in die Außenbereiche der Galaxie genau zu ermitteln. Zudem könnten die neuen Erkenntnisse dazu beitragen, die Geschichte der Milchstraße weiter zu entschlüsseln. (Nature Astronomy, 2019; doi: 10.1038/s41550-018-0686-7)

Quelle: Chinese Academy of Sciences