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Masse unserer Heimatgalaxie neu bestimmt
von Stefan Deiters
astronews.com
11. Juni 2018
Die Masse von Objekten im All ist nicht einfach zu bestimmen
- insbesondere, wenn diese hauptsächlich aus einer Substanz besteht, von der
man praktisch gar nichts weiß. So schwankten die Angaben für die Masse der
Milchstraße bislang zwischen 700 Milliarden und zwei Billionen Sonnenmassen. Mit
einem neuen Verfahren wurde nun nachgemessen. Das Ergebnis: Es sind 960
Milliarden Sonnenmassen.
Die Astronomin und ihr Team nutzte
Zwerggalaxien der Milchstraße, um die Masse
unserer Heimatgalaxie zu bestimmen. Bei
Kollisionen von Zwerggalaxien mit der Milchstraße
können Sternströme entstehen, die sich über weite
Regionen erstrecken.
Bild: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech) [Großansicht] |
Die Massen von Galaxien sind entscheidend, um Modelle über ihre Entstehung
und Entwicklung einschätzen und weiterentwickeln zu können. Doch diese Massenbestimmung
ist gar nicht so einfach - insbesondere, wenn große Teile
dieser Masse nicht in Form von leuchtenden Sternen oder Gas vorliegen, sondern
in Form von Dunkler Materie.
Aber genau dies ist bei Galaxien der Fall, auch bei unserer Heimatgalaxie,
die Milchstraße: Alle sichtbare Materie, also Sterne, Gas und Staub, sollten
hier gerade einmal 15 Prozent der Masse ausmachen. Die 85 Prozent Dunkler
Materie befinden sich hauptsächlich im Halo der Galaxie, einem ausgedehnten Bereich, in den
die sichtbare Galaxie praktisch eingebettet ist.
Um die Gesamtmasse einer Galaxie zu bestimmen, bedarf es einer Art von
"Probemassen", deren Bewegung man unter dem Einfluss der Masse der Galaxie studieren und so auf
ihre Masse schließen kann. Als
solche Probemassen diente dem Team um Ekta Patel von der University of Arizona
die Zwerggalaxien, die unsere Milchstraße umrunden und durch ihre Gravitation an
sie gebunden sind.
Patel und ihre Kollegen nutzten nun nicht wie bislang die Geschwindigkeit und
die Position dieser Galaxien, sondern betrachteten den Drehimpuls der Systeme,
der sich auf der meist elliptischen Bahn der Zwerggalaxien um die
Milchstraße nicht verändert - anders als ihre Geschwindigkeit. Petal
betrachteten den Drehimpuls von neun der insgesamt rund 50 bekannten
Zwerggalaxien der Milchstraße und verglichen die Werte mit denen aus
Computersimulationen. Dabei wurden 20.000 Galaxien modelliert, die in etwa der
Milchstraße ähneln mit insgesamt 90.000 Satellitengalaxien.
Die Vergleich der aktuellen Messwerte mit den Simulationen ergab einen Wert
von 960 Milliarden Sonnenmassen für die Masse unserer Milchstraße mit einer Unsicherheit nach oben und unten von
etwa einem Viertel dieses Wertes. Die Schwankungen sind zwar noch immer beträchtlich,
doch ist die Angabe schon deutlich genauer als der bisherigen Angaben, die
zwischen 700 Milliarden und zwei Billionen Sonnenmassen lagen.
Das Team um Patel hofft, dass mit neuen und immer besseren Daten aktueller
Missionen - ein gutes Beispiel ist hier sicher die Astrometriemission Gaia -
noch genauere Berechnungen für die Masse der Milchstraße und anderer Systeme
möglich sind. Hinzu kommt, dass immer schnellere Computern auch immer bessere
Simulationen erlauben.
Über ihre aktuelle Arbeit berichtet die Astronomin und ihr Team in einem
Fachartikel, der im Astrophysical Journal erscheinen soll. Die ersten
Ergebnisse wurden von Patel in der vergangenen Woche auf einer Tagung der
American Astronomical Society vorgestellt.
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