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ZWERGGALAXIEN
Neue Theorie könnte Rätsel lösen
Redaktion / Pressemitteilung der Universität Zürich
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15. Oktober 2008

Astronomen der Universität Zürich glauben mit Hilfe einer neuen Theorie über die Entstehung und Entwicklung von Zwerggalaxien ein schon seit längerem bestehendes Rätsel um diese Galaxien gelöst zu haben. Danach sind beispielsweise die Magellanschen Wolken die größten Mitglieder einer Gruppe von Zwerggalaxien, die vor nicht allzu langer Zeit in den Halo der Milchstraße eingetreten sind.

Simulation

Simulation: Eine Gruppe von der Größe der Magellanschen Gruppe fällt in eine milchstraßenähnliche Galaxie. Bild: Universität Zürich / ZVG

 Entstehung und Eigenschaften von Zwerggalaxien zu erklären, bereitete den Astronomen bislang große Schwierigkeiten. "Vor zehn Jahren hat mein Team an der Universität in Washington herausgefunden, dass unsere kosmologischen Modelle 30 bis 50 mal mehr kleine Objekte vorhersagen, als wir beobachten. Wären die Zahlen ungefähr gleich gewesen, wäre dem Modell ein schneller Erfolg sicher gewesen. Gäbe es keine Zwerggalaxien, hätten wir vielleicht einen Weg gefunden, ihre Entstehung in der Simulation zu unterbinden", erläutert George Lake vom Institut für Theoretische Physik der Universität Zürich das Problem der Astronomen. "So aber standen wir vor der Frage: Wie schaffen wir es, die meisten der Zwerggalaxien an ihrer Entstehung zu hindern, aber nicht alle?"

Die gängigste Theorie, um die Entstehung vieler leuchtender Zwerggalaxien zu verhindern, ist, dass gewisse Ereignisse im frühen Universum das Gas entfernten, aus dem sich Sterne hätten formen können. Das erste dieser Ereignisse ist die globale Erhitzung und Reionisation des Universums, die sich während einer Milliarde Jahren nach dem Urknall ereignet haben. Gemäß dieser Theorie entgeht der kleine Anteil der Zwerggalaxien, der sich schnell genug gebildet hatte, der Zerstörung. "Obwohl dies eine interessante Idee ist, liefert sie keine Erklärung dafür, dass die meisten Zwerggalaxien Sterne haben, welche viel später entstanden sind", gibt Lake zu bedenken.

Fragen aufgeworfen hat bisher auch die Formation von Zwerggalaxien: Zwerggalaxien sind nämlich seltsam gruppiert. "Sie sind kontaktfreudig und ordnen sich in Gruppen an – sowohl innerhalb unserer Galaxie wie auch in nahe gelegenen Formationen", erläutert Kollegin Elena D’Onghia, die mit Lake gemeinsam jetzt einen Fachartikel in der Zeitschrift The Astrophysical Journal Letters über die Resultate veröffentlicht hat. So seien beispielsweise sieben der Zwerggalaxien der Milchstraße mit den Magellanschen Wolken verbunden

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Dass sich Galaxien im Universum hierarchisch formen, ist im Universum nichts Ungewöhnliches. "Der entscheidende Faktor ist jedoch nicht, dass diese Zwerggruppen Gruppen sind, sondern dass sie einen 'Zwergenführer' oder 'Elternteil' haben. Wenn durch ein Ereignis im frühen Universum Gas aus den kleinsten Objekten heraus geschleudert wird, führt der Zwergenführer dieses Gas mit und ermöglicht so den kleinen Kameraden, es zu einem späteren Zeitpunkt wieder aufzunehmen" erklärt D’Onghia.

Lake und D’Onghia haben all diese Teile des Puzzles zusammengefügt und vermuten,  dass die Magellanschen Wolken die größten Mitglieder einer Gruppe von Zwerggalaxien sind, welche vor nicht allzu langer Zeit in den dunkeln Milchstraßen-Halo eintraten. Sieben der elf hellsten Satellitengalaxien unserer Milchstraße waren Teil dieser Gruppe. Neue Simulationen, die an der Universität Zürich durchgeführt wurden, zeigen, dass es für Zwerggalaxien typisch ist, sich in Gruppen zu formieren und zu einem späten Zeitpunkt in große Galaxien einzutreten. Gezeitenkräfte spalten diese Gruppen und verteilen die leuchtenden Zwerge auf der Milchstraße. Auf diese Weise entstehen die Satellitengalaxien, welche wir heute beobachten.

Diese neuen Forschungsergebnisse von Lake und D’Onghia korrespondieren auch mit Messungen, welche erst kürzlich von Forschern der Harvard University, unter ihnen Nitya Kallivayalil und Gurtina Besla, durchgeführt wurden. Diese weisen darauf hin, dass sich die Magellanschen Wolken schneller bewegen als bisher angenommen und dass sie vielleicht erst kürzlich in die Milchstraße eingetreten sind (astronews.com berichtete).

"Das von D’Ongia und Lake vorgeschlagene Szenarium passt gut zu diesen Beobachtungen und könnte viele Eigenschaften des Satellitenbestandes der Milchstraße erklären", meint auch Lars Hernquist von der Harvard University. Die Theorie von Lake und D’Onghia löst verschiedene Probleme im Zusammenhang mit der Entstehung von Galaxien und macht klare Voraussagen, welche in Kürze getestet werden. Eine dieser Voraussagen ist, dass bei isolierten Zwerg- und Satelliten-Galaxien Begleiter gefunden werden. Tatsächlich wurde seit dem erstmaligen Veröffentlichen ihrer Theorie im Juli entdeckt, dass die Zwerggalaxie Leo IV einen kleinen Begleiter Leo V hat. Auch die Existenz nahe gelegener Zwergengemeinschaften unterstützt diese Theorie.

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siehe auch
Zwerggalaxien: Minimalmasse für Galaxien entdeckt? - 28. August 2008
Keck: Das Geheimnis der fehlenden Zwerggalaxien - 21. September 2007
Magellansche Wolken: Besucher und keine Begleiter der Milchstraße - 18. September 2007
Galaxien: Magellansche Wolken nur auf der Durchreise? - 16. Januar 2007
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