Ist unsere Galaxie jünger als bisher angenommen?
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Ist unsere Galaxie jünger als bisher angenommen?

Ein bereits seit langer Zeit bestehendes Rätsel wird endlich gelöst. Erneut wird das Alter der dicken Scheibe der Milchstraße, also des ältesten Bestandteils unserer Galaxie, von Wissenschaftlern ermittelt. Diesmal wird aber eine neue Methode dafür verwendet.

13,51 Milliarden Jahre – so alt ist die Milchstraße laut bisherigen Schätzungen. Eine neue Studie unter der Leitung von Forschern des australischen Forschungsinstituts ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions (ASTRO-3D) und unter der Mitwirkung von 38 Forschern widerspricht dem aber und verkündet, die Milchstraße sei jünger als bisher angenommen.

Um zu diesem Ergebnis zu kommen, verwenden die Forscher das Kepler-Weltraumteleskop, das mittlerweile seine Mission beendet hat, um sogenannte Sternbeben zu messen. Die Schlussfolgerungen erscheinen diesen Monat im Mitteilungsblatt der Royal Astronomical Society.

Das Alter der Sterne und die Töne, die sie von sich geben

Wie andere spiralförmige Galaxien unseres Universums besteht die Milchstraße aus zwei Strukturen: einer dünnen und einer dicken Scheibe. Die Galaxie besteht aus insgesamt zwischen 200 und 400 Milliarden Sternen. Die dicke Scheibe, die die dünne Scheibe umhüllt, enthält davon etwa 20 %.

Die dicke Scheibe ist gleichzeitig auch der ältere Teil der Milchstraße. Die darin enthaltenen Himmelskörper haben eine höhere Metallizität, enthalten also anteilsmäßig besonders wenig Wasserstoff und Helium. Außerdem ist sie aufgeblähter als die dünne Scheibe. Gelingt es den Astronomen nun, das Alter der dicken Scheibe zu bestimmen, kennen wir dadurch auch das Alter unserer Galaxie.

Zur Altersbestimmung wird die Methode der Asteroseismologie herangezogen: Dabei messen die Astronomen die Schwingungen eines Sterns, die mit Sternbeben in seinem Inneren zusammenhängen. "Die Beben verursachen Schallwellen im Inneren der Sterne, wodurch diese klingen oder vibrieren", erklärt Dennis Stello, Co-Autor der Studie, in einer Mitteilung. "Die entstehenden Frequenzen geben Aufschluss über bestimmte Eigenschaften der Sterne, darunter auch über ihr Alter. Das ist in etwa so, wie wenn man eine Stradivari durch ihren Ton erkennt."

Falsche galaktische Modelle

In Wahrheit können die Forscher die von den Sternen ausgestoßenen "Töne" nicht wirklich erkennen. Sie können aber Bewegungen im Inneren der Himmelskörper messen, die sich durch Änderungen in der Helligkeit bemerkbar machen. Dadurch betreiben die Forscher gewissermaßen "galaktische Archäologie" und können bis zum Zeitpunkt des Entstehens der Milchstraße zurückgehen.

Die Forscherteams versuchen bereits in der Vergangenheit, Übereinstimmungen zwischen asteroseismischen Daten und bereits bestehenden Vorhersagen der galaktischen Modelle zu finden, doch ohne Erfolg. Früher wird angenommen, dass in dieser dicken Scheibe vor allem jüngere Sterne mit wenig Masse und geringer Metallizität zu finden sind.

Doch die Daten der K2-Mission, bei der über 80 Tage hinweg verschiedene Teile des Himmels gleichzeitig beobachtet werden, machen deutlich, dass in den bisherigen Annahmen zur chemischen Zusammensetzung der Sterne ein Fehler ist. Das führt in weiterer Folge zu einer ungenauen Altersbestimmung.

Des Rätsels Lösung

Auf Grundlage der neuen Daten revidiert das Forscherteam die offiziellen Schätzungen des Alters der dicken Scheibe der Milchstraße. Demnach wäre die Milchstraße ungefähr 10 Milliarden Jahre alt. "Diese Entdeckung bringt endlich des Rätsels Lösung", jubelt Dr. Sanjib Sharma, Leiter der Studie und Mitglied von ASTRO-3D. "Die früheren Daten über die altersmäßige Verteilung der Sterne auf der Scheibe waren nicht in Einklang mit den Modellen, die für deren Beschreibung herangezogen worden waren, doch niemand wusste, wo der Fehler lag (…). Nun bin ich mir sicher, dass wir ihn gefunden haben."

Es werden noch neue Entdeckungen erwartet: Die Forscher veröffentlichen laufend Daten, die noch vor der Einstellung der Arbeiten des Kepler-Teleskops im November 2018 gesammelt wurden. Die Analysen werden nun mit denen des neuen Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA kombiniert, der sieben Monate vor der Einstellung der Arbeiten seines Vorgängers ins All geschickt wurde. Diese Missionen helfen den Astronomen bestimmt dabei, mehr über die Entstehung und Entwicklung unserer Galaxie herauszufinden.

Von Martin Gerst

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