Die meisten Lehrbücher lehren, dass unsere Galaxie, die Milchstraße, einer flachen Spirale ähnelt, aus deren Mitte mehrere herausragende Arme herausragen. Aber eine neue, detaillierte 3D-Karte der Galaxie verleiht diesem Bild buchstäblich eine Wendung. Es stellt sich heraus, dass die Galaxie kein flacher Pfannkuchen ist, sondern verzogen ist, wobei sich die Kanten über und unter der galaktischen Ebene kräuseln.
Ein tatsächlicher Blick auf unsere eigene Galaxie ist im Grunde unmöglich. Bisher haben unsere am weitesten entfernten Raumsonden unser eigenes Sonnensystem kaum verlassen und werden die Galaxie wahrscheinlich nie verlassen, um ein Bild aus der Ferne aufzunehmen. Astronomen müssen sich also auf das Modellieren verlassen, um die Dinge mit den vorhandenen Teleskopen und Instrumenten herauszufinden. Das ist schwierig, weil die Erde in einem kleinen Spiralarm etwa 26.000 vom galaktischen Zentrum entfernt geparkt ist, was es schwierig macht, das Gesamtbild zu erfassen.
Elizabeth Gibney von Nature berichtet, dass die besten Karten der Milchstraße mit einem Durchmesser von etwa 120.000 Lichtjahren vor dieser Studie indirekte Messungen verwendeten, z. B. das Zählen von Sternen und das Extrapolieren von Informationen aus anderen nahe gelegenen Spiralgalaxien, die wir sehen können. Für diese Studie verwendeten Forscher der Universität Warschau das Optische Gravitationslinsen-Experiment-Teleskop am Las Campanas-Observatorium in Chile, um die Cepheiden zu analysieren, eine Gruppe von Sternen, die in einem vorhersagbaren Zyklus aufhellen und sich verdunkeln und ihre Abstände direkt messen.
Innerhalb von sechs Jahren katalogisierte das Team 2.341 Cepheiden, die sich über die Galaxie erstreckten, und nahm 206.726 Bilder der Sterne auf. Bei der Beobachtung von Sternen auf der Erde ist es manchmal schwierig zu wissen, wie hell sie wirklich sind. Ein sehr heller Stern, der sehr weit weg ist, kann dunkel erscheinen. Die Forscher wissen jedoch, dass ein Cepheid-Stern umso heller pulsiert, je langsamer er tatsächlich pulsiert. Dadurch können sie seine wahre oder intrinsische Helligkeit berechnen. Durch den Vergleich des Helligkeitsniveaus des Sterns mit seiner scheinbaren Helligkeit von der Erde aus konnten die Forscher den Abstand und die dreidimensionale Position jedes Cepheids mit einer Genauigkeit von mehr als 95 Prozent bestimmen. Mithilfe dieser Datenpunkte zeichneten sie die Position der Cepheiden in der gesamten Galaxie auf und erstellten eine strukturelle Karte. Die Studie erscheint in der Zeitschrift Science .
Forscher, die andere Techniken verwenden, haben die Hypothese aufgestellt, dass die Milchstraße verzogen ist und die Galaxie tatsächlich an den Rändern aufflammt. In der Nähe des galaktischen Zentrums ist es ungefähr 500 Lichtjahre breit. An den Rändern ist es ungefähr 3.000 Lichtjahre dick. Diese neue Visualisierung bestätigt, dass Warp und Flare sehr wichtig sind.
"Wenn wir unsere Galaxie von der Seite sehen könnten, würden wir ihre Verwerfung deutlich sehen", sagt Studienleiterin Dorota Skowron gegenüber George Dvorsky in Gizmodo . „Sterne, die 60.000 Lichtjahre vom Zentrum der Milchstraße entfernt sind, befinden sich bis zu 5.000 Lichtjahre über oder unter der galaktischen Ebene. Das ist ein großer Prozentsatz. “
Warum ist unsere Galaxie so verdreht? Nadia Drake von National Geographic berichtet, dass verzogene Spiralgalaxien keine Seltenheit sind und Astronomen viele katalogisiert haben, darunter die Zwillingsschwestergalaxie der Milchstraße Andromeda. Nicola Davis vom The Guardian berichtet, dass bis zu der Hälfte der Galaxien im Universum ein gewisses Maß an Verwerfungen aufweisen, die Verdrehungen der Milchstraße jedoch überdurchschnittlich groß sind.
Es ist nicht ganz klar, was unsere Ränder gekräuselt hat, aber Forscher vermuten, dass dies mit Wechselwirkungen zwischen den Galaxien in der lokalen Gruppe zu tun hat, mehreren Dutzend Galaxien und Zwerggalaxien, die sich innerhalb von 10 Millionen Lichtjahren um die Milchstraße gruppieren. "Wir glauben, dass der Warp durch Wechselwirkungen mit Satellitengalaxien verursacht wurde", erzählt Skowron Drake. "Andere Ideen deuten auf Wechselwirkungen mit intergalaktischem Gas oder dunkler Materie hin."
Die neuen Daten bieten möglicherweise auch einen Einblick in die Entwicklung der Galaxie. Die Forscher identifizierten drei Flecken von Cepheiden, die nur 20 Millionen bis 260 Millionen Jahre alt sind, also nur Babys, verglichen mit den ältesten Sternen in der Galaxis, die 10 bis 13 Milliarden Jahre alt sind. Der Wächter Davis berichtet, dass die jüngsten Sterne näher am galaktischen Zentrum sind, während die älteren weiter draußen in den Spiralarmen sind. Es ist möglich, dass sie durch die Interaktion mit einer vorbeiziehenden Zwerggalaxie entstanden sind. Computersimulationen zeigen, dass es vor 64 Millionen, 113 Millionen und 175 Millionen Jahren zu Sternentstehungsereignissen kommen musste, um das Muster zu erzeugen, in dem sie gefunden wurden.
Xiaodian Chen von den National Astronomical Observatories der Chinesischen Akademie der Wissenschaften war Teil einer ähnlichen Studie, die im Februar veröffentlicht wurde und die auch eine Gruppe von Cepheiden verwendete, um die 3-D-Struktur der Milchstraße abzubilden. Er glaubt, dass diese Karte solide ist. "Sie bestätigten im Wesentlichen unsere früheren Schlussfolgerungen bezüglich der 3-D-Form der Milchstraßenscheibe, einschließlich ihres Aufweitens in den Außenregionen", sagt Chen. „Eine gute Bestätigung unserer Arbeit ist, dass sie einen anderen Datensatz verwendet haben, der 2.431 Cepheiden abdeckt als [unsere] 2.330, der mit einem anderen Teleskop und durch verschiedene Filter beobachtet wurde. Trotzdem fanden sie so ziemlich das gleiche Ergebnis, was beruhigend ist! “
Während diese neue Karte die genaueste ist, um die Gesamtstruktur der Galaxie aufzudecken, ist sie keineswegs der detaillierteste Blick auf unsere Galaxie. Im vergangenen Jahr hat der Gaia-Sternenkartograf der Europäischen Weltraumorganisation die Position und Helligkeit der 1, 7 Milliarden Sterne in unserer unmittelbaren Nachbarschaft in der Milchstraße sowie detaillierte Daten zu 2 Millionen dieser Sterne veröffentlicht.
