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Wie das Herz der Milchstraße vor Urzeiten entstand

12.10.2016

VISTA entdeckt Überreste sehr alter Kugelsternhaufen

Im Zentrum der Milchstraße wurden zum ersten Mal sehr alte Sterne des Typs RR Lyrae entdeckt. Solche Sterne sind typischerweise in alten Sternenpopulationen zu finden, die bereits über 10 Milliarden Jahre alt sind. Ihre Entdeckung, gelungen mit dem VISTA-Infrarot-Teleskop der ESO, legt nahe, dass die Verdickung im Zentrum der Milchstraße wahrscheinlich durch die Verschmelzung von Ur-Sternhaufen entstanden ist. Diese Sterne könnten sogar die Überreste der massereichsten und ältesten überlebenden Sternhaufen in der gesamten Milchstraße darstellen.


Dieses Bild, aufgenommen mit dem VISTA-Infrarot-Durchmusterungsteleskop im Rahmen der öffentlich zugänglichen Durchmusterung Variables in the Via Lactea (VVV), zeigt die zentralen Bereiche der Milchstraße. Während sie normalerweise hinter verdunkelndem Staub verborgen sind, ist es dank dem Leistungsvermögen von VISTA im infraroten Bereich möglich, die Sterne nahe des galaktischen Zentrums zu beobachten.

Innerhalb dieses Gesichtsfeldes entdeckten Astronomen mehrere sehr alte Sterne des Typs RR Lyrae. Da RR-Lyrae-Sterne typischerweise in alten Sternenpopulationen zu finden sind, die bereits über 10 Milliarden Jahre alt sind, legt ihre Entdeckung nahe, dass der Bulge im Zentrum der Milchstraße wahrscheinlich durch die Verschmelzung von Ur-Sternhaufen entstanden ist.

Herkunftsnachweis: ESO/VVV Survey/D. Minniti

Ein Astronomenteam unter der Leitung von Dante Minniti von der Universidad Andrés Bello in Santiago de Chile und Rodrigo Contreras Ramos  vom Instituto Milenio de Astrofísica in Santiago de Chile konnte mithilfe von Beobachtungen des VISTA-Infrarot-Durchmusterungsteleskops im Rahmen der öffntlich zugänglichen Durchmusterung Variables in the Via Lactea (VVV) der ESO die zentralen Bereiche der Milchstraße genau untersuchen. Durch die Beobachtungen im infraroten Licht, das im Vergleich zu sichtbarem Licht weniger von kosmischem Staub beeinflusst wird, und dank der exzellenten Beobachtungsbedingungen, die am Paranal-Observatorium der ESO herrschen, konnte das Team einen klareren Blick auf diese Region erhaschen als jemals zuvor. Sie fanden ein Dutzend sehr alter RR-Lyrae-Sterne im Herzen der Milchstraße, die vorher noch nicht bekannt waren.

Unsere Milchstraße ist in ihrem Zentrum dicht besiedelt und zeigt dadurch eine zentrale Ausbuchtung – eine Eigenschaft, die viele Galaxien besitzen, jedoch ist nur das Zentrum unserer Galaxie nah genug, um eingängig untersucht zu werden. Wie diese sogenannten Bulges entstanden sind, ist noch Gegenstand aktueller Forschungen. Allerdings liefert die Entdeckung der RR-Lyrae-Sterne nun überzeugende Hinweise, die Astronomen dabei helfen könnten, sich zwischen zwei unterschiedlichen Theorien zu entscheiden.

RR-Lyrae-Sterne finden sich für gewöhnlich in dichten Kugelsternhaufen. Sie zählen zu den veränderlichen Sternen, da die Helligkeit jedes einzelnen RR-Lyrae-Sterns regelmäßig schwankt. Aus Beobachtungen der Länge jedes einzelnen Helligkeitsänderungszyklus sowie der Messung der Helligkeit eines RR-Lyrae-Stern können Astronomen seine Entfernung zu uns berechnen [1].

Leider werden diese hervorragenden Entfernungs-Indikatoren oft von jüngeren, helleren Sternen überstrahlt und in manchen Regionen von Staub verdeckt. Deshalb war es, bevor die öffentliche VVV-Durchmusterung im infraroten Licht durchgeführt wurde, nicht möglich, RR-Lyrae-Sterne im dicht besiedelten Herzen der Milchstraße genau zu lokalisieren. Doch selbst mit dieser Methode beschrieb das Team die Aufgabe der Lokalisierung der RR-Lyrae-Sterne in dem Getümmel von helleren Sternen als zum Teil sehr „entmutigend“.

Ihre harte Arbeit hat sich jedoch durch die Identifizierung eines Dutzend RR-Lyrae-Sterne ausgezahlt. Ihre Entdeckung ist ein Hinweis darauf, dass Überreste früherer Kugelsternhaufen im Zentrum des Bulges der Milchstraße verstreut sind.

Rodrigo Contreras Ramos erläutert: „Die Entdeckung der RR-Lyrae-Sterne im Zentrum der Milchstraße hat eine wichtige Auswirkung hinsichtlich der Theorien über die Entstehung des galaktischen Kerns: Der Nachweis stützt das Szenario, in dem der Bulge ursprünglich aus ein paar Kugelsternhaufen entstanden ist, die im Laufe der Zeit verschmolzen sind.

Die Theorie, dass galaktische Bulges durch die Verschmelzung von Kugelsternhaufen entstehen, wird durch die konkurrierende Hypothese, dass diese Bulges aufgrund von schneller Akkretion von Gas entstanden sind, angezweifelt. Die Entdeckung der RR-Lyrae-Sterne – die in Kugelsternhaufen fast immer zu finden sind – ist ein deutlicher Hinweis darauf, dass der Bulge der Milchstraße tatsächlich durch Verschmelzung solcher Haufen entstanden ist. Somit könnten auch alle anderen ähnlichen galaktischen Bulges sich auf diese Weise gebildet haben.

Diese Sterne sind nicht nur eindeutige Belege für eine wichtige Theorie zur Entstehung von Galaxien, sie sind wahrscheinlich auch mehr als 10 Milliarden Jahre alt – die lichtschwachen, aber hartnäckigen Überlebenden der möglicherweise ältesten und massereichsten Sternhaufen innerhalb der Milchstraße.

Endnoten

[1] RR-Lyrae-Sterne zeigen, genau wie andere reguläre veränderliche Sterne wie Cepheiden, einen direkten Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit ihrer Helligkeitsänderung und ihrer Leuchtkraft. Je heller der Stern, desto länger auch die Periode dieser Änderung. Dieser Zusammenhang wird als Perioden-Leuchtkraft-Beziehung bezeichnet und kann für die Ableitung der Entfernung eines Sterns aus seiner Periode und seiner scheinbaren Helligkeit genutzt werden.

Weitere Informationen

Die hier vorgestellten Ergebnisse erscheinen in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal Letters.

Die beteiligten Wissenschaftler sind D. Minniti (Instituto Milenio de Astrofísica, Santiago, Chile; Departamento de Física, Universidad Andrés Bello, Santiago, Chile; Vatikanische Sternwarte, Vatikanstadt), R.C. Ramos (Instituto Milenio de Astrofísica, Santiago, Chile;  Pontificia Universidad Católica de Chile, Instituto de Astrofísica, Santiago, Chile), M. Zoccali (Instituto Milenio de Astrofísica, Santiago, Chile;  Pontificia Universidad Católica de Chile, Instituto de Astrofísica, Santiago, Chile), M. Rejkuba (Europäische Südsternwarte, Garching bei München; Exzellenzcluster Universe, Garching), O.A. Gonzalez (UK Astronomy Technology Centre, Royal Observatory, Edinburgh, Großbritannien), E. Valenti (Europäische Südsternwarte, Garching bei München), F. Gran (Instituto Milenio de Astrofísica, Santiago, Chile;  Pontificia Universidad Católica de Chile, Instituto de Astrofísica, Santiago, Chile).

Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Getragen wird die Organisation durch 16 Länder: Belgien, Brasilien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Die ESO ermöglicht astronomische Spitzenforschung, indem sie leistungsfähige bodengebundene Teleskope entwirft, konstruiert und betreibt. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO mit dem Very Large Telescope (VLT) das weltweit leistungsfähigste Observatorium für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts und zwei Teleskope für Himmelsdurchmusterungen: VISTA, das größte Durchmusterungsteleskop der Welt, arbeitet im Infraroten, während das VLT Survey Telescope (VST) für Himmelsdurchmusterungen ausschließlich im sichtbaren Licht konzipiert ist. Die ESO ist einer der Hauptpartner bei ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das European Extremely Large Telescope (E-ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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Rodrigo Contreras Ramos
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Dies ist eine Übersetzung der ESO-Pressemitteilung eso1636.

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