Unsere Milchstraße, eine Galaxie mit noch vielen Geheimnissen

Neue Messtechniken erlauben tiefere Einblicke

Unsere Milchstraße ist ein großes Gebilde aus über 100 Milliarden Sternen, Gas und Staub. Von "oben" betrachtet gleicht sie einer riesigen rotierenden Spirale mit vielen großen Armausläufern. Einer dieser so genannten Spiralarme erhielt den Namen Perseus, in der griechischen Mythologie auch der Sohn von Zeus und Danaë.

Forscher haben sich nun der schwierigen Aufgabe gestellt, den Abstand von der Sonne zur massiven Sternenregion W3OH innerhalb des Perseus-Arms zu berechnen. Dieser ist der für uns nächst gelegenste Arm innerhalb der Milchstraße. Das Ergebnis beträgt 1,95 ± 0,04 Kiloparsec (1 Parsec sind 3,26 Lichtjahre, also die Entfernung, die das Licht in 3,26 Jahren zurücklegen kann, dies entspricht etwa 31 Billionen Kilometer), alternativ können wir das Ergebnis auch so angeben: 5,86 x 10¹⁶ Kilometer. Die dazu verwendete Methode wird als "trigonometrische Parallaxe" bezeichnet. Dieses Ergebnis löst eine lang anhaltende Diskrepanz zwischen zwei unterschiedlichen Techniken zur Bestimmung von Abmessungen und Abständen.

Milchstraße (Barred Spiral Milky Way Illustration) (Bild: R. Hurt (SSC), JPL-Caltech, NASA)

Während sich die Erde auf ihrer "Himmelsbahn" um die Sonne von der einen Seite des Orbits zu anderen Seite bewegt, verschieben sich nahe gelegene Sterne vor dem entfernten Hintergrund, ein Effekt, der Parallaxe genannt wird. Mit einem System von zehn Radioteleskopen, genannt "the Very Long Baseline Array" (VLBA), ermittelten Ye Xu und seine Kollegen diese Verschiebung für Radioquellen in einem jungen Sternenfeld (W3OH), der Teil des Perseus-Spiralarms ist, und errechneten den genauen Abstand dazu, wovon sie in Science berichten. Mit der Feststellung des genauen Abstandes können die Forscher nun aufzeigen, dass sich der Sternencluster W3OH in einer Art und Weise bewegt, der über die einfache Rotation der Milchstraße zu ihrem Zentrum hinausgeht und mit der "spiral density-wave theory" (= spiralenförmigen Dichtewellentheorie) übereinstimmt.

Abstandsbestimmung zu unregelmäßig bewegender Materie

Die Aufgabe, den Abstand zum Arm des Perseus zu bestimmen, kann gelöst werden, indem man einen genauen Abstand zu einer massiven Sternenbild-Region im Perseus-Arm feststellt. Die beste und zuverlässigste Methode für das Messen des Abstandes in der Astronomie wird "trigonometrische Parallaxe" genannt. Diese funktioniert, indem man die Änderung einer Sternen-Position im Verhältnis zu sehr entfernten Objekten wie Quasaren beobachtet. Die Parallaxe ist einfach die maximale Winkel-Abweichung der offensichtlichen Position von seiner durchschnittlichen Position über ein Jahr.

Die verschiedenen Arme der Milchstraße (Bild: Wikipedia)

Die Forscher haben es somit geschafft, dass man mit dem VLBA (Very Large Baseline Array) eine Parallaxegenauigkeit von 0,01 mas und eine korrekte Bewegungsgenauigkeit von besser als einen km s^-1 für galaktische Quellen mit nur fünf Beobachtungen innerhalb eines Jahres erzielen kann. Mit dieser Genauigkeit kann das VLBA verwendet werden, um Abstände mit 10 Kiloparsec und einer Genauigkeit von besser als 10% zu messen, und somit 100 mal besser als die Daten, die der Satellit Hipparcos liefert. Mit diesen Daten könnte es möglich sein, die Spiral-Struktur und die volle Kinematik von massiven Sternenregionen in der Milchstraße abzubilden.

Originalartikel in Science: "The Distance to the Perseus Spiral Arm in the Milky Way," by Y. Xu and X.W. Zheng at Nanjing University in Nanjing, China; Y. Xu, M.J. Reid and X.W. Zheng at Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, MA; Y. Xu at Chinese Academy of Sciences in Shanghai, China; K.M. Menten at Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, Germany.

http://www.heise.de/tp/artikel/21/21514/1.html