Seit Jahrhunderten untersuchen Astronomen die Milchstraße, um ihre Größe und Struktur besser zu verstehen. Und während moderne Instrumente unschätzbare Beobachtungen unserer Galaxie und anderer Galaxien geliefert haben (die es den Astronomen ermöglicht haben, sich ein allgemeines Bild davon zu machen, wie sie aussieht), war ein wirklich genaues Modell unserer Galaxie schwer fassbar.
Eine kürzlich durchgeführte Studie eines Teams von Astronomen der Nationalen Astronomischen Observatorien der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (NAOC) hat beispielsweise gezeigt, dass die großräumige Struktur der Milchstraße ziemlich verzerrt ist. Basierend auf ihren Erkenntnissen scheint dieser Effekt immer deutlicher zu werden, je weiter man sich vom Kern entfernt.
Die Studie, die ihre Ergebnisse detailliert beschreibt, erschien kürzlich in der wissenschaftlichen Zeitschrift Natur, mit dem Titel "Eine intuitive 3D-Karte der Präzession des Galaktischen Warps, die von klassischen Cepheiden verfolgt wird." Die Studie wurde von Xiaodian Chen vom NAOC-Schlüssellabor für optische Astronomie geleitet und umfasste Mitglieder des Kavli-Instituts für Astronomie und Astrophysik der Peking-Universität und der China West Normal University.
Galaxien wie die Milchstraße bestehen aus dünnen Sternscheiben, die alle paar hundert Millionen Jahre um eine zentrale Ausbuchtung kreisen. In dieser Ausbuchtung hält die Gravitationskraft von Hunderten von Milliarden Sternen und dunkler Materie die Materie und das Gas der Galaxie zusammen. In den äußersten Regionen der Galaxie sind die Wasserstoffatome, aus denen der größte Teil der Gasscheibe besteht, jedoch nicht mehr auf eine dünne Ebene beschränkt.
Wie Dr. Chen kürzlich in einer Pressemitteilung des Kavli-Instituts erklärte:
“Es ist bekanntermaßen schwierig, Entfernungen von der Sonne zu Teilen der äußeren Gasscheibe der Milchstraße zu bestimmen, ohne eine klare Vorstellung davon zu haben, wie diese Scheibe tatsächlich aussieht. Kürzlich haben wir jedoch einen neuen Katalog periodischer variabler Sterne veröffentlicht, die als klassische Cepheiden bekannt sind und für die Entfernungen von 3 bis 5% bestimmt werden können.”
Klassische Cephieds sind eine Unterklasse von Cephied-Variablen, eine Art Stern, der für seine regelmäßige Pulsation bekannt ist und sich sowohl im Durchmesser als auch in der Temperatur unterscheidet. Dies führt zu Helligkeitsänderungen, die in Bezug auf Periode und Amplitude vorhersehbar sind, und macht sie für die Messung galaktischer und kosmischer Entfernungen äußerst nützlich.
Klassische Cepheiden sind eine besondere Art junger gelber, heller Riesen und Überriesen, die vier- bis zwanzigmal so massereich wie unsere Sonne und bis zu 100.000mal so leuchtend sind. Dies bedeutet, dass sie eine kurze Lebensdauer haben, die manchmal nur wenige Millionen Jahre dauert, bevor sie ihren Kraftstoff verbrauchen. Sie erfahren auch Pulsationen, die Tage oder sogar einen Monat dauern können, was sie sehr zuverlässig für die Messung der Entfernungen zu anderen Galaxien macht.
Dr. Shu Wang vom Kavli-Institut für Astronomie und Astrophysik und Co-Autor des Papiers erklärte:
“Ein Großteil unserer Milchstraße ist von Staub verdeckt, was es schwierig macht, die Entfernung zu Sternen zu messen. Glücklicherweise können Beobachtungen bei langen Infrarotwellenlängen dieses Problem umgehen.”
Für ihre Studie erstellte das Team ein 3D-Modell für galaktische Scheiben, das auf den Positionen von 1.339 klassischen Cephieds basiert. Daraus konnten sie starke Beweise dafür liefern, dass die galaktische Scheibe nicht mit dem galaktischen Zentrum übereinstimmt. Von oben betrachtet erscheint die Scheibe der Milchstraße in S-Form, wobei sich eine Seite nach oben und die andere nach unten krümmt.
Professor Richard de Grijs von der Macquarie University, ein leitender Co-Autor des Papiers, sagte:
„Zu unserer Überraschung stellten wir fest, dass unsere Cepheid-Sterne und die Gasscheibe der Milchstraße in 3D eng aufeinander folgen. Dies bietet neue Einblicke in die Entstehung unserer Heimatgalaxie. Vielleicht noch wichtiger ist, dass wir in den äußeren Regionen der Milchstraße festgestellt haben, dass die S-ähnliche Sternscheibe in einem progressiv verdrehten Spiralmuster verzogen ist. “
Diese Ergebnisse erinnern an das, was Astronomen von einem Dutzend anderer Galaxien beobachtet haben, die progressiv verdrehte Spiralmuster zeigten. Indem die Forscher ihre Ergebnisse mit diesen Beobachtungen kombinierten, kamen sie zu dem Schluss, dass das Spiralmuster der Milchstraße höchstwahrscheinlich durch Rotationsantriebe (auch als „Drehmomente“ bezeichnet) der inneren Scheibe verursacht wird.
Diese neueste Studie hat eine aktualisierte Karte der Sternbewegungen unserer Galaxie geliefert, die Aufschluss über die Ursprünge der Milchstraße geben würde. Darüber hinaus könnte es unser Verständnis der Galaxienbildung und der Entwicklung des Kosmos beeinflussen.
