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GALAXIENENTWICKLUNG
Eine Alterskarte der Milchstraße
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astronomie
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11. Januar 2016

Erstmals ist es gelungen, mithilfe von roten Riesensternen die Altersstruktur unserer Milchstraße großräumig zu erfassen. Dazu haben Astronomen das Alter von fast 100.000 Roten Riesen in Abständen von bis zu 50.000 Lichtjahren vom galaktischen Zentrum erfasst. Die so gewonnenen Daten ermöglichen eine Überprüfung von Theorien zur Entwicklung unserer Heimatgalaxie.

Milchstraße

Altersverteilung für rote Riesensterne quer durch unsere Milchstraße, wie sie Melissa Ness und ihre Kollegen erstellt haben. Bild: M. Ness & G. Stinson / MPIA [Großansicht]

In den vergangenen Jahrzehnten haben umfangreiche Durchmusterungen den Astronomen Daten über Millionen Objekte der Milchstraße beschert, so dass groß angelegte Auswertungen nie vorher gekannten Ausmaßes möglich werden. Aber solche Auswertungen sind immer nur so gut, wie die Werkzeuge, die dafür zur Verfügung stehen.

Melissa Ness und Marie Martig vom Max-Planck-Institut für Astronomie haben nun mithilfe von Daten der APOGEE-Durchmusterung, die ein Teil des Sloan Digital Sky Survey ist, und des NASA-Weltraumteleskops Kepler zwei voneinander unabhängige Methoden entwickelt, das Alter von roten Riesensternen direkt aus deren Spektren zu bestimmen.

Auf diese Weise konnten die Astronomen für fast 100.000 rote Riesen, die mit der APOGEE-Durchmusterung beobachtet worden waren, das Alter bestimmen und so eine ganz neuartige Karte unserer Milchstraße erstellen: eine Altersverteilung die zeigt, wo in unserer Heimatgalaxie sich die alten, mittelalten oder jungen Sterne befinden.

Die Karte stellt dabei einen repräsentativen Querschnitt durch die wichtigsten galaktischen Regionen vom Zentrum bis zu den 65.000 Lichtjahre vom Zentrum entfernten Außenbezirken dar. Mit einer Alterskarte dieser Art lassen sich Entwicklungsmodelle für unsere Heimatgalaxie testen.

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Solche Modelle sagen beispielsweise vorher, dass die Sternscheiben, die in Galaxien wie unserer Milchstraße den Großteil der Sterne beherbergen, sich von innen nach außen gebildet haben: Es sollte also zunächst eine vergleichsweise kleine Scheibe gegeben haben, die dann immer weiter nach außen gewachsen ist. Demnach würde man nahe dem galaktischen Zentrum ältere und nach außen hin immer jüngere Sterne erwarten. Die Karte bestätigt genau diese Verteilung.

Die Modelle sagen außerdem, dass bei festem Abstand vom galaktischen Zentrum in der Scheibenebene eher jüngere, entfernt davon eher ältere Sterne zu finden sein sollten. Auch das bestätigt die Karte von Ness und Kollegen. Sobald die Ergebnisse derzeit laufender Durchmusterungen wie APOGEE-2 oder der Arbeit des ESA-Satelliten Gaia abgeschlossen ist, versprechen die von Ness und Martig entwickelten Methoden noch deutlich weiterreichende Ergebnisse.

Dann nämlich können sich Astronomen daran machen, die Sternentstehungsgeschichte unserer Milchstraße insgesamt zu rekonstruieren: wie viele Sterne in den verschiedenen Epochen unserer galaktischen Geschichte entstanden sind, in welchen Regionen dies stattfand, und wie die Sterne das Rohmaterial unserer Heimatgalaxie durch die in ihnen entstehenden schwereren chemischen Elemente verändert haben. Solche Veränderungen und das Vorhandensein schwererer Elemente sind Voraussetzung für die Entstehung von Planeten und letztlich auch von Lebewesen.

Über ihre Ergebnisse berichtet das Team in mehreren Fachartikeln, die in den Zeitschriften The Astrophysical Journal und Monthly Notices of the Royal Astronomical Society erschienen sind oder noch erscheinen werden. Melissa Ness hat ihre Resultate auch am vergangenen Freitag im Rahmen der Jahrestagung der American Astronomical Society vorgestellt.

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siehe auch
Galaxien: Scheiben wachsen von innen nach außen - 29. April 2015
Rote Riesen: Chemische Uhr offenbar aus dem Takt - 10. April 2015
Links im WWW
Preprint des bereits im ApJ erschienenen Fachartikels bei arXiv.org
Preprint des bei ApJ eingereichten Fachartikels bei arXiv.org
Preprint des bei den MNRAS erscheinenden Fachartikels bei arXiv.org
Max-Planck-Institut für Astronomie
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