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CEPHEIDEN
Rotation der Milchstraße einfacher als gedacht
Redaktion / Pressemitteilung des MPIfR
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22. September 2008

Sind die Bewegungen von Sternen in der Milchstraße um das galaktische Zentrum wirklich so kompliziert, wie Messungen an einem bestimmten Typ von Sternen lange Zeit andeuteten? Jahrzehntelang wurde über diese Frage diskutiert. Jetzt lösten neue Beobachtungen mit dem HARPS-Spektrographen der ESO in La Silla das Rätsel: Die Rotation der Milchstraße ist danach tatsächlich relativ einfach. 

Milchstraße

Künstlerische Darstellung der Umgebung unserer Sonne innerhalb der Milchstraße. Die Positionen einer Reihe von bekannten Sternen in der Nachbarschaft der Sonne sind in der Karte angegeben, genauso wie die acht untersuchten Cepheiden (blau). Bild: ESO [Gesamtansicht]

Cepheiden sind eine besondere Art von pulsierenden Sternen mit veränderlicher Helligkeit. Seit ihrer Entdeckung durch Henrietta Leavitt im Jahr 1912 sind Cepheiden als Indikatoren für die Entfernungsbestimmung verwendet worden. In Verbindung mit hochpräzisen Messungen ihrer Radialgeschwindigkeit sind sie darüber hinaus ausgesprochen wertvoll zur Ableitung der Rotationsbewegung in der Milchstraße, unserer Heimatgalaxie.

Einer Gruppe von Astrophysikern unter der Leitung von Nicolas Nardetto vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie ist es jetzt gelungen, durch extrem genaue spektroskopische Messungen mit dem HARPS-Empfänger der Europäischen Südsternwarte ESO die kinematische Struktur der Milchstraße aus den Cepheiden-Daten abzuleiten und zu zeigen, dass die Rotation der Milchstraße einfacher darzustellen ist als zuvor erwartet. Die Ergebnisse werden in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

Die Untersuchung der Bewegung von Cepheiden innerhalb unserer Milchstraße hat in der Vergangenheit zu kontroversen Ergebnissen geführt. Die Unstimmigkeiten gehen zurück bis auf Shapleys Entdeckung des Zentrums der Milchstraße und der Position der Sonne relativ zum Galaktischen Zentrum, sowie Hubbles Entdeckung der Expansion des Universums. Aus den bisherigen Beobachtungsergebnisse konnte man nämlich folgern,  dass Cepheiden in der Milchstraße mit einer systematischen Geschwindigkeit von rund 2 Kilometern pro Sekunde in Richtung Sonne fallen.

Das hat zu einer jahrzehntelangen Auseinandersetzung darüber geführt, ob dieses Phänomen tatsächlich auf eine räumliche Bewegung der Sterne zurückzuführen sei und damit auf eine äußerst komplizierte kinematische Struktur der Milchstraße, oder aber ob es von den Cepheiden selbst herrührte, nämlich von einer dynamischen Struktur in der Atmosphäre dieser veränderlichen Sterne.

Erst jetzt wird es möglich, durch neue Beobachtungen von acht Cepheiden in der Milchstraße mit dem extrem genauen HARPS-Spektrographen (HARPS steht für High Accuracy Radial velocity Planet Searcher, da das Instrument ursprünglich ursprünglich für die Entdeckung von extrasolaren Planeten zum Einsatz kam) klar zu belegen, dass dieses Phänomen (der sogenannte "K-Term" bei Cepheiden) auf besondere Eigenschaften dieser Sternklasse zurückzuführen ist.

Nicolas Nardetto und seine Kollegen haben mit Hilfe von HARPS herausgefunden, dass die systematischen Geschwindigkeiten in Richtung Sonne in direktem Zusammenhang stehen mit der chemischen Substanz, über deren Spektrallinien die Radialgeschwindigkeiten der Cepheiden bestimmt wurden. Die beobachtete Strahlung unterschiedlicher Atome oder Moleküle lässt sich letztendlich auf unterschiedliche Regionen in der pulsierenden Atmosphäre des veränderlichen Sterns zurückführen.

Dadurch wird es zum ersten Mal möglich, "physikalisch kalibrierte" Bewegungen von Cepheiden in der Milchstraße zu erhalten. Das löst das Problem mit den "systematischen Geschwindigkeiten". Bezieht man die Resultate auf alle Cepheiden, lässt sich die Bewegung der Milchstraße wesentlich einfacher als vorher als axisymmetrische Rotation erklären. "Damit kann ein jahrzehntelanges Rätsel in der Astronomie nun endgültig gelöst werden", sagt Nicolas Nardetto.

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siehe auch
SDSS: Halo der Milchstraße recht komplex - 19. August 2008
Spitzer: Milchstraße hat zwei Arme weniger - 4. Juni 2008
Milchstraße: Perseus-Arm näher als gedacht - 9. Dezember 2005
Spitzer: Milchstraße hat einen Balken - 17. August 2005
Links im WWW
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
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