Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die Vermessung der Milchstraße

20.04.2015

Die meisten Menschen kennen ihr Körpergewicht exakt bis aufs Kilo und selbst das Gewicht des Kölner Doms kann man auf wenige Prozent genau bestimmen. Wenn es jedoch um die Masse der Milchstraße geht, versagten bisher alle Messmethoden. Abschätzungen des Gewichts unserer Heimatgalaxie schwankten um 400 Prozent.

Jetzt hat ein internationales Forscherteam unter Mitarbeit von Wissenschaftlern der Universität Bonn eine Methode entwickelt, die einer Präzisionswaage für unsere Galaxie gleicht. Die Ergebnisse erschienen jetzt im amerikanischen Fachmagazin „The Astrophysical Journal“.


Karte des nördlichen Sternenhimmels angefertigt mit Daten des Sloan Digital Sky Surveys: Palomar 5 ist der hellste der bisher entdeckten Ströme und diente nun als Waage für die Milchstraße.

Grafik: Ana Bonaca/Yale University mit Daten des Sloan Digital Sky Survey

Die Milchstraße besteht aus geschätzten 100 Milliarden Sternen, die sich zum größten Teil - wie die Sonne - in der galaktischen Sternenscheibe befinden. Da wir uns mitten in dieser Scheibe befinden, sehen wir unsere Galaxie als Band am Himmel.

Diese einzigartige Perspektive erlaubt es Wissenschaftlern, die Milchstraße von Innen zu erforschen. Doch die fehlende Vogelperspektive auf unsere Galaxie macht es andererseits schwer, die Größe der Galaxie zu erfassen oder gar ihr Gewicht zu bestimmen.

Ein internationales Team von Wissenschaftlern unter Federführung des deutschen Astronomen Dr. Andreas Küpper von der Columbia University in New York (USA) entwickelte nun eine Methode, mit der die Milchstraße mit einer unerreichten Präzision vermessen werden kann. In einer Studie machten sich die Forscher Sternströme von Kugelsternhaufen zunutze, um die Milchstraße zu wiegen und die Position der Erde innerhalb der Galaxie neu zu bestimmen.

Sternenströme sind wie ein Kondensstreifen am Himmel

„Kugelsternhaufen sind Gruppen von Tausenden bis zu Millionen von Sternen, die gemeinsam entstanden sind, als das Universum noch sehr jung war. Sie umkreisen unsere Galaxie seit vielen Milliarden Jahren und lösen sich langsam auf. Dabei hinterlassen sie eine Spur am Himmel“, erklärt Dr. Küpper, Erstautor der Studie. Diese Sternenströme seien relativ leicht am Sternenhimmel zu erkennen, weil sie eine höhere Dichte als ihre Umgebung haben und ähnlich wie ein Kondensstreifen am Wolkenhimmel deutlich herausstechen.

Die Wissenschaftler verwendeten Daten des Sloan Digital Sky Surveys, der zehn Jahre lang den Nordhimmel kartographiert hat. „Ähnlich wie vor 200 Jahren Friedrich Wilhelm Argelander die Astronomie mit seiner ‚Bonner Durchmusterung’ revolutioniert hat, eröffnen uns moderne Surveys völlig neue Möglichkeiten, unser Universum zu verstehen“, kommentiert Pavel Kroupa, Koautor und Professor am Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik der Universität Bonn.

Der Palomar-5-Sternstrom, den die Forscher verwendeten, um die Präzision ihrer Methode unter Beweis zu stellen, wurde bereits vor zehn Jahren zu Beginn des Surveys entdeckt. Mit den neuesten Daten des Surveys konnte der Strom nun so genau vermessen werden, dass die Forscher regelmäßige Dichteschwankungen entlang des Stroms entdecken konnten. Diese wurden 2010 von Küpper mithilfe von numerischen Simulationen vorhergesagt, als dieser seine Promotion mit Doktorvater Prof. Kroupa an der Uni Bonn anfertigte.

Dr. Küpper, der nun an der Columbia University in New York als Hubble Fellow forscht, erzeugte mehrere Millionen Modelle des Palomar-5-Stroms mithilfe eines Supercomputers. Die unterschiedlichen Modelle verglichen die Forscher mit den Beobachtungen am Himmel und stellten fest, dass nur in einem sehr realistischen Modell der Milchstraße das computergenerierte Dichtemuster dem beobachteten Muster ähnlich sah. Um jedoch aus den Millionen von Modellen die wahrscheinlichsten herauszufiltern, mussten sie auf statistische Methoden zurückgreifen, die auch in der Genetik Anwendung finden und von Suchmaschinen wie Google dazu verwendet werden, um Suchergebnisse zu sortieren.

Präzision bis auf 20 Prozent genau

Mit ihrer neuen Waage erreichten die Forscher eine Präzision von bisher unerreichten 20 Prozent und bestimmten damit das Gewicht der Milchstraße in Sternen und Gas innerhalb eines Radius von 60.000 Lichtjahren. Mit 210 Milliarden Mal dem Gewicht der Sonne attestieren die Wissenschaftler der Milchstraße ein „gesundes Gewicht“. „Die Milchstraße ist weder übermäßig schwer noch besorgniserregend leicht“, resümiert Prof. Kroupa.

Ein anderes Gewicht stünde im Widerspruch zu anderen unabhängigen Messungen. Jedoch werde sich in Zukunft zeigen, wenn weitere Sternenströme vermessen werden und somit erst ein Gesamtbild der Milchstraße entsteht, ob die Galaxie tatsächlich kerngesund ist oder nicht. „Zum ersten Mal werden wir somit auch die Frage beantworten können, ob unsere Galaxie wirklich von dunkler Materie umgeben ist oder ob nicht gar unser Verständnis der Gravitation überholt ist“, sagt Prof. Kroupa.

Publikation: Globular Cluster Streams as Galactic High-Precision Scales – the Poster Child Palomar 5, The Astrophysical Journal

Kontakt für die Medien:

Dr. Andreas Küpper
Department of Astronomy
Columbia University
New York, NY 10027, USA
E-Mail: akuepper@astro.columbia.edu
Tel: +1 (203) 435-8819

Prof. Dr. Pavel Kroupa
Helmholtz-Institut für Strahlen und Kernphysik (HISKP)
Stellar Populations and Dynamics Research (SPODYR) group
Universität Bonn
Tel. 0228/736140, 733655, 732366
E-Mail: pavel@astro.uni-bonn.de

Weitere Informationen:

http://iopscience.iop.org/0004-637X/803/2 The Astrophysical Journal
http://de.arxiv.org/pdf/1502.02658v1 Manuskript zum Herunterladen

Johannes Seiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Speicherdauer von Qubits für Quantencomputer weiter verbessert
09.12.2016 | Forschungszentrum Jülich

nachricht Elektronenautobahn im Kristall
09.12.2016 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Speicherdauer von Qubits für Quantencomputer weiter verbessert

09.12.2016 | Physik Astronomie