ZWERGGALAXIEN
Wie die kleinsten Galaxien wachsen
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astronomie
astronews.com
24. Februar 2014

Galaxien wachsen, so zumindest die allgemein akzeptierte Theorie der Astronomen, indem sie mit anderen Galaxien verschmelzen oder sich kleinere Systeme einverleiben. Jetzt ist es gelungen, das bislang kleinste Produkt einer solchen Verschmelzung aufzuspüren. Eine Satellitengalaxie der Andromedagalaxie entstand offenbar durch die Verschmelzung zweier noch kleinerer Systeme.

Künstlerische Darstellung der Verschmelzung zweier Vorläufergalaxien zur Zwerggalaxie Andromeda II. Bild: N. C. Amorisco & M. Høst (Niels Bohr Institute) and ESO / Digitized Sky Survey 2

Galaxien wachsen, indem sie sich kleinere Galaxien einverleiben oder mit anderen Galaxien verschmelzen. Jetzt hat eine Gruppe von Astronomen das bisher kleinste Beispiel für das Produkt einer solchen Galaxienverschmelzung identifiziert: die Zwerggalaxie Andromeda II (AndII), eine Satellitengalaxie der Andromedagalaxie. Anhand der Bewegung der Sterne in der Galaxie machten die Forscher zwei unterschiedliche Sterngruppen ausfindig: die Sterne der ursprünglichen AndII-Zwerggalaxie und Sterne einer anderen Zwerggalaxie, die mit AndII verschmolzen sein muss.

Die Entdeckung der kleinsten bekannten Galaxienverschmelzung begann mit einer Anomalie: Eine US-amerikanische Astronomengruppe unter der Leitung von Marla Geha hatte die Geschwindigkeiten von mehr als 700 Sternen in und um AndII vermessen. AndII, so zeigte sich dabei, dreht sich nicht nur sehr viel schneller als andere Galaxien desselben Typs. Sie drehte sich auch auf eine gänzlich ungewöhnliche Art: Nicht analog zu einem Rad, das sich um seine Achse dreht, sondern in einer Art Taumelbewegung senkrecht zur Symmetrieachse.

Die Anomalie veranlasste die Astronomen dazu, die Daten an drei Kollegen weiterzureichen, die große Erfahrung im Modellieren der Sternbewegungen in Galaxien besitzen: Glenn van de Ven vom Max-Planck-Institut für Astronomy, Wyn Evans von der Universität Cambridge, und Nicola Amorisco von der Universität Kopenhagen. Amorisco, Evans und van de Ven analysierten die Sterngeschwindigkeiten sorgfältig mit einer von ihnen zuvor entwickelten Methode und fanden eine Erklärung für die anomale Rotation: Bei AndII scheint es sich um das Ergebnis einer Verschmelzung zweier noch kleinerer Galaxien zu handeln.

Die ungewöhnliche Rotation stammt aus jener Phase, in der die kleinere der Zwerggalaxien die größere vor dem Verschmelzen umkreiste. "Durch eine sorgfältige Untersuchung der Bewegungen von mehr als 700 Einzelsternen konnten wir zeigen, dass es sich um zwei unterschiedliche Gruppen von Sternen handelt: Die Sterne der ursprünglichen Zwerggalaxie und Sterne in einem so genannten Sternstrom, einer Art Gürtel aus Sternen, der sich um die Zentralregionen von AndII wickelt", erklärt van de Ven.

Interessanterweise hatte bereits 2007 eine Untersuchung der Verteilung der Sterne in AndII die Autoren zu der Spekulation geführt, AndII könnte der Überrest einer Galaxienverschmelzung sein - Anhaltspunkt war damals die ungewöhnliche Form einer bestimmten Gruppe sehr alter Sterne in der Galaxie. Die Entdeckung des Sternstroms stellt diese Behauptung nun auf eine solide Grundlage.

Derartige Sternströme sind die charakteristischen Überreste einer kleineren Galaxie, die von einer größeren Galaxie eingefangen wurde. Man hat solche Ströme in unserer eigenen Galaxie, der Milchstraße, und in einer ganzen Reihe weiterer größerer Galaxien gefunden - aber nie in einer Galaxie mit einer Masse von weniger als einer Milliarde Sonnenmassen.

Die Masse von AndII ist deutlich geringer: Sie liegt bei nicht mehr als der zehnmillionenfachen Masse der Sonne. "Bislang haben Astronomen lediglich Spuren der späteren Stadien der Galaxienevolution gefunden - Fälle, in denen mindestens eine der beteiligten Galaxien bereits recht massereich und damit ihrerseits aus einer Serie früherer Verschmelzungen hervorgegangen war. Dies hier ist das erste Beispiel für eine Verschmelzung in einer sehr kleinen Galaxie", so Amorisco.

 "In dem allgemein akzeptierten Modell der Galaxienentwicklung ist dies der Anfang der Wachstumskette: kleine Zwerggalaxien, die mit noch kleineren Zwergen verschmelzen. Aber bis jetzt hatte noch nie jemand ein Beispiel für eine Verschmelzung derart leichter Galaxien gefunden", ergänzt Van de Ven.

Amorisco, Evans und van de Ven hoffen, dass die nächsten Entdeckungen dieser Art nicht lange auf sich warten lassen. "Wir wissen, dass andere Astronomen über ähnliche Beobachtungsdaten für Zwerggalaxien verfügen", so Van de Ven. "Mit unserer Untersuchungsmethode sollte es möglich sein, auch in diesen anderen Daten nach Sternströmen zu suchen. Und vielleicht finden wir dabei ja sogar noch leichtere Verschmelzungsprodukte?"

Aber selbst das jetzt veröffentlichte eine Beispiel ist ein guter Hinweis darauf, dass die herkömmlichen Modelle der Galaxienentwicklung so falsch mit ihrer Erklärung nicht liegen, wo die kleinen und die ganz kleinen Galaxien herkommen. Über ihre Studie berichten die Astronomen jetzt in einem Fachartikel in der Wissenschaftszeitschrift Nature.