HUBBLE
Sombrerogalaxie mit turbulenter Vergangenheit?
von Stefan Deiters
astronews.com
25. Februar 2020

Die majestätische Sombrerogalaxie könnte eine überraschend turbulente Vergangenheit haben. Darauf deuten zumindest jetzt vorgestellte Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop Hubble hin: Im ausgedehnten Halo des auch als Messier 104 bekannten Systems entdeckte man nämlich überraschend wenig alte Sterne, die dort eigentlich erwartet worden waren.

Hubbles Blick in den Halo der Sombrerogalaxie (links). Im markierten Bereich sind zwei Felder noch einmal vergrößert dargestellt. Bild: NASA , Digital Sky Survey, P. Goudfrooij (STScI) und das Hubble Heritage Team (STScI /AURA) [Großansicht]

"Die Sombrerogalaxie war schon immer eine etwas eigenartige Galaxie, das macht sie ja gerade so interessant", unterstreicht Paul Goudfrooij vom Space Telescope Science Institute. "Die Messungen der schweren Elemente in Sternen mithilfe von Hubble liefern uns weitere Hinweise auf die Entstehung und Entwicklung dieser Galaxie." Und diese dürfte anders ausgesehen haben, als man sich das bislang gedacht hatte: "Die Hubble-Beobachtungen im Halo der Galaxie stellen die bislang akzeptierte Vorstellung über den Aufbau der Galaxie und ihre Metallizität auf den Kopf", betont Roger Cohen, auch vom Space Telescope Science Institute. 

Die Sombrerogalaxie befindet sich rund 30 Millionen Lichtjahre von uns entfernt im Sternbild Jungfrau. Sie ist ein populäres Objekt für Amateurastronomen, konnte sich aber offenbar - trotz alle Beobachtungen - eines ihrer Geheimnisse bislang bewahren: In ihrem Halo, also in einem weiten Bereich rund um den sichtbaren Teil der Galaxie, haben Astronomen sehr metallreiche Sterne entdeckt, die noch der Galaxie zuzurechnen sind. Nach den bisherigen Theorien sollten sich hier hauptsächlich metallarme Sterne befinden.

Eine mögliche Erklärung für das Vorhandensein einer so großen Anzahl von metallreichen und das Fehlen von metallarmen Sternen im Halo von Messier 104 wäre eine Verschmelzung mit einer anderen Galaxie in der Vergangenheit - nur findest sich dafür keinerlei sonstiger Hinweis in der Struktur des Systems. "Das Fehlen von metallarmen Sternen war eine große Überraschung", so Goudfrooij, "und die vielen metallreichen Sterne habe alles nur noch mysteriöser gemacht."

Als Metalle werden in der Astronomie alle Elemente bezeichnet, die schwerer sind als Wasserstoff oder Helium, die es bereits unmittelbar nach dem Urknall gab. Alle schwereren Elemente müssen in der Folgezeit durch Fusionsprozesse in Sternen oder durch Supernova-Explosionen erzeugt worden sein. Metallarme Sterne gelten daher als sehr alt, da sie zu einer Zeit entstanden sein müssen, als das Universum noch nicht so stark mit Elementen angereichert war.

Im Halo von Galaxien erwartet man in der Regel sehr alte und damit metallarme Sterne. Metallreiche Sterne finden sich hingegen eher in der Scheibe einer Galaxie, wo ständig neue Sterne und massereiche Sonnen explodieren und dadurch das Material in ihrer Umgebung mit schweren Elementen anreichern.

Im Halo der Sombrerogalaxie gibt es - was die Lage noch komplizierter macht - zudem noch zahlreiche alte und metallarme Kugelsternhaufen, deren Sterne sich irgendwann mit den anderen Sternen im Halo vermischen sollten. Offenbar hat dieser Prozess bei Messier 104 nicht dazu geführt, dass ein Halo aus alten, metallarmen Sternen entsteht.

Gab es also in der Vergangenheit der Sombrerogalaxie eine gewaltige Kollision mit einer etwa gleichgroßen anderen Galaxie? Dafür gibt es sonst keinerlei Hinweise: Die Scheibe von Messier 104 erscheint ungestört und auch das gesamte System unterscheidet sich deutlich von Galaxien, die in eine Kollision mit einer anderen, ähnlich massereichen Galaxie verwickelt waren. Hier sieht man oft lange Gezeitenarme von Sternen, die durch die Galaxie aus dem System geschleudert wurden oder eine eher chaotische Struktur.

Allerdings war die Sombrerogalaxie nie eine "normale" Galaxie, die sich als Spiralgalaxie oder als elliptische Galaxie klassifizieren ließ. Sie liegt irgendwo zwischen den beiden klassischen Galaxienformen - was auch der Grund war, weshalb das Team die Galaxie mit dem Weltraumteleskop Hubble ins Visier nahm. Sie wollten besser verstehen, wie solche "Hybrid"-Galaxien entstehen.

Weitere Beobachtungen von ähnlichen Systemen sind nun geplant, um hinter das Geheimnis der Sombrerogalaxie zu kommen. Künftige Weltraumteleskope könnten zudem noch weitere Informationen über die Sterne im Halo liefern.

Über die aktuellen Beobachtungen berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal erschienen ist.