SDSS
Milchstraße überraschend massearm
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astronomie
astronews.com
2. Juni 2008

Unsere Milchstraße hat deutlich weniger Masse als bislang angenommen: Eine Auswertung von Daten des Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ermöglichte nun eine sehr präzise Bestimmung der Masse unserer Heimatgalaxie. Diese ist danach nur etwa halb so groß wie vermutet. Die Milchstraße dürfte somit auch weniger Dunkelmaterie enthalten als angenommen.

Aus der Geschwindigkeit von Sternen im Halo der Milchstraße konnten die Forscher jetzt einen viel zuverlässigeren Wert für die Masse des galaktischen Halos und damit für die gesamte Masse der Galaxis ableiten. Bild: Axel M. Quetz / MPIA / SDSS-II Collaboration  [Großansicht]

Unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße, hat offenbar eine wesentlich geringere Masse als lange Zeit angenommen: Einer neuen, wesentlich genaueren Untersuchung zufolge ist ihre Masse nur etwa halb so groß wie bisher vermutet. Die neue Massenbestimmung beruht auf Daten des zweiten Slown Digital Sky Survey (SDSS-II), einer umfassenden und weitreichenden Himmelsdurchmusterung, und dürfte wichtige Konsequenzen für unser Bild von der Milchstraße haben. So ist die Gesamtmasse beispielsweise wichtig, um zu verstehen, in welchem Maße die Milchstraße kleinere, Begleitgalaxien verschlucken und deren Materie in neue Sterne umwandeln kann. Sie zudem Auswirkungen auf die Berechnung des Dunkelmaterie-Anteils in der Milchstraße.

Die internationale Forschergruppe hat für diese neue Massenbestimmung die Geschwindigkeiten von Sternen gemessen, die das Zentrum der Galaxis in ihren Außenbereichen, dem so genannten Halo, auf weiten Bahnen umlaufen. Zur Ableitung der Masse der Galaxis bestimmte die Gruppe unter der Leitung von Xiang-Xiang Xue, einer Forscherin des Nationalen Observatoriums Chinas, gegenwärtig Doktorandin am Heidelberger Max-Planck-Institut für Astronomie, die typischen Geschwindigkeiten dieser Sterne in unterschiedlichen Entfernungen vom galaktischen Zentrum.

Diese Geschwindigkeiten verraten den Astronomen, wie schnell die Sterne sich bewegen müssen, um der Anziehungskraft des Milchstraßensystems und seiner Dunklen Materie zu widerstehen. "Die Galaxis besitzt weniger Masse als wir dachten, insbesondere gibt es viel weniger Dunkle Materie als bisher vermutet", erkläutert Xue. Als "Messinstrument" zur Bestimmung des Gravitationsfeldes, und damit der Massenverteilung, innerhalb der Galaxis wurden in der Untersuchung 2.400 Sterne verwendet, die relativ gleichmäßig verteilt und alle in etwa im gleichen Entwicklungsstadium sind.

Das 2,5-Meter-Teleskop der Sloan-Durchmusterung in New Mexiko lieferte für diese Sterne digitale Bilder und Spektren, aus denen sich sowohl ihre Position am Himmel als auch ihre Entfernung und Geschwindigkeit mit hoher Präzision ableiten lassen. Zwei frühere Studien aus dem Jahr 2003 beruhten auf der Bestimmung der Fluchtgeschwindigkeit von 50 beziehungsweise 500 Sternen aus einer inhomogenen Stichprobe – sie führten auf eine Masse der Galaxis, die zweitausend Milliarden (zwei Billionen) Sonnenmassen entspricht. Die neue Studie ergab einen nur halb so großen Wert.

Gewöhnlich bestimmt man die Masse der Galaxis, indem man nicht die Umlaufgeschwindigkeiten, sondern die höchsten Geschwindigkeiten misst, die bei Sternen in der Sonnenumgebung vorkommen. "Sterne, die zu schnell sind, müssen die Galaxis vor langer Zeit verlassen haben, man findet sie also nicht", erklärt Hans-Walter Rix, Direktor des Max-Planck-Instituts für Astronomie. "Die höchsten gemessenen Geschwindigkeiten entsprechen somit der Fluchtgeschwindigkeit und liefern eine unabhängige Abschätzung der Masse unserer Galaxis. Auch auf diesem Wege finden wir den neuen, niedrigen Wert."

"Das Ergebnis spielt auch dann eine wichtige Rolle," sagt Xue, "wenn man das Milchstraßensystem mit anderen Galaxien vergleichen will. Die neue Untersuchung ist auch deshalb einzigartig, weil sie ein dreidimensionales Bild der Galaxis liefert."

Mit dem neu bestimmten, genaueren Wert für die Masse der Galaxis werden sich bessere Antworten zu vielen Fragen über ihren Aufbau ergeben. Das betrifft insbesondere die Aufteilung der Materie, aus welcher der galaktische Halo besteht, in "normale" und "dunkle" Materie. Aufgrund der neuen Ergebnisse lässt sich sagen, dass es weit weniger Dunkle Materie gibt als bisher vermutet. Die Resultate werden im Herbst in der Fachzeitschrift Astrophysical Journal erscheinen.