Und sie bewegen sich doch!

10.05.2011

Eine neue Theorie zur Evolution von Spiralgalaxie-Armen

Eine neue Studie über Spiralmuster, wie sie auch unsere Milchstraße aufweist, könnte dafür sorgen, dass die bisherige Theorie über Entstehung und Evolution von Galaxie-Spiralarmen umgestoßen wird. Die Forschungsergebnisse dieser Studie wurden kürzlich von Robert Grand beim National Astronomy Meeting der Royal Astronomical Society in Llandudno vorgestellt.

Seit den 1960er-Jahren wird die Dichtewellentheorie akzeptiert, nach der sich die Spiralarme einer Galaxie in etwa wie eine "La Ola"-Welle in einem Fußballstadion durch eine Sternenpopulation einer Galaxie bewegen und zu ihrem Ursprungsort zurückkehre. Die Computersimulationen von Grand und seinen Mitarbeitern an Londons Mullard Space Science Laboratory (MSSL) deuten jedoch darauf hin, dass die Sterne zusammen mit den Spiralarmen um das Zentrum der Galaxie rotieren. Darüber hinaus scheint es auch so, als wären die Galaxiearme nicht stabil, sondern brächen innerhalb eines Zeitraums von 80 bis 100 Millionen Jahren auseinander und formierten sich neu.

Draufsicht einer simulierten Scheibengalaxie. Die helleren Farben stellen Zonen größerer Sternendichte dar. Das Bild zeigt zwei Beispiele von Sternenpartikeln: Der rote Stern bewegt sich auf der Vorderseite des Arms, der blaue Stern auf der Rückseite. Auf dem Bild kann man sehen, wie der blaue und der rote Stern innerhalb von 40 Millionen ihre Entfernungen zueinander verändern. Die gepunkteten Linien beschreiben Kreise mit den Radien 4.000, 5.000 und 6.000 Parsecs (1 Parsec entspricht circa 31 Billionen Kilometern). Bild: RAS

"Es war uns nicht möglich, die traditionelle Sichtweise in der Simulation zu bestätigen: Die Sterne bewegen sich in unserer Simulation mit derselben Geschwindigkeit in einer spiralförmigen Struktur. Wir haben die Entwicklung von Spiralarmen einer Galaxie mit fünf Millionen Sternen über einen Zeitraum von sechs Milliarden Jahren simuliert und dabei herausgefunden, dass es Sternen entgegen vorheriger Annahmen durchaus möglich ist, auf andere Spiralarme überzuwechseln. Die Sterne sind zwar auf den Spiralarmen regelrecht gefangen und bewegen sich darauf durch den Einfluss der Gravitation; jedoch glauben wir, dass diese Arme aufgrund der gewaltigen Kräfte von Zeit zu Zeit zerbrechen", so Grand. Dies würde ein indirektes Wandern eines Sterns auf einen anderen Arm bewirken.

In seinen Simulationen hat Grand herausgefunden, dass sich einige Sterne auf den Spiralarmen allmählich nach Außen und Innen bewegen. Sterne, die sich an der vorderen Seite befinden, bewegen sich in Richtung Zentrum der Galaxie, während Sterne, die sich an der Innenseite eines Arms befinden, nach außen in Richtung der Galaxienkante befördert werden.

"Aus unserer Simulation könnten sich eine Menge Folgen für die beobachtende Astronomie ableiten lassen", ist sich Grand sicher. Die MSSL ist bereits in die nächste Mission der European Space Agency involviert, die mit ihrem Gaia-Projekt einen Meilenstein in der Galaxienbeobachtung darstellt. "Die Theorie hilft uns nicht nur dabei, die Evolution unserer eigenen Galaxie besser zu verstehen, sie könnte ebenfalls auf das Gebiet der Sternenformation Anwendung finden."

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