Ein kosmisches Rätsel wird entschlüsselt
Wie hat unsere Milchstraße über Milliarden von Jahren eines der gewalttätigsten Ereignisse im Kosmos überstehen können: die Verschmelzung von Galaxien? Diese Frage treibt die Astronomie schon seit Jahren um. Nun hat ein Forschungsteam der Universidad de La Laguna (ULL) und des Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) eine Antwort gefunden. Theoretisch müsste die zarte Struktur von Galaxien wie unserer – denen ein dichter, sternreicher Kern (ein sogenannter Bulge) fehlt – beim Aufeinandertreffen mit anderen Galaxien eigentlich in sich zusammenfallen. Doch das ist nicht der Fall, und das war es auch nie.
Das Beard-Projekt: 600 Stunden geballte Beobachtung
Im Rahmen des internationalen Beard-Projekts (kurz für „Evolution of Bulgeless Galaxies and the Birth of Discs“) haben Wissenschaftler des IAC und der ULL, gemeinsam mit 13 weiteren Institutionen aus sechs Ländern, nach einer plausiblen Erklärung für dieses Verhalten gesucht. Und sie scheinen sie gefunden zu haben. Nach der Analyse von über 600 Beobachtungsstunden an mehreren Teleskopen des Observatorio del Roque de los Muchachos auf La Palma sind sie auf zwei mögliche Wege gestoßen, die dieses einzigartige Phänomen erstmals erklären.
Das Dilemma der Galaxien ohne stabilisierenden Kern
Das aktuelle Modell der kosmischen Evolution sagt eine Ära voraus, die vor etwa zehn Milliarden Jahren von großen Galaxienverschmelzungen dominiert wurde. „Es handelt sich um gewaltsame Zusammenstöße, bei denen empfindliche Strukturen wie die dünnen Scheiben von Spiralgalaxien zerstört werden sollten“, erklärt Jairo Méndez Abreu, Astrophysiker am IAC und der ULL und leitender Forscher des Projekts. „Galaxien haben in der Regel neben ihren Scheiben noch andere, dickere Komponenten, die ihnen Stabilität verleihen und beim Überleben helfen. Das ist zum Beispiel bei den Bulges der Fall, den leuchtenden Kugelstrukturen im Zentrum von Spiralgalaxien.“
Doch einige Galaxien bestehen nur aus einer reinen Scheibe – ohne stabilisierende Strukturen, die ihnen in den turbulentesten Phasen des Kosmos geholfen hätten. Genau das ist der Fall bei unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße. „Wie ist es möglich, dass unsere Galaxie und andere ähnliche bis heute überlebt haben, obwohl sie keine großen Bulges in ihrem Zentrum besitzen?“, fragt Adriana de Lorenzo-Cáceres Rodríguez, ebenfalls Astrophysikerin am IAC und der ULL und Ko-Leiterin des Projekts.
Zwei Überlebensstrategien im All
Die Antwort liefern numerische Simulationen. „Mithilfe von Computermodellen haben wir herausgefunden, dass Galaxien ohne Bulge – wie unsere Milchstraße – die Phase der großen kosmischen Verschmelzungen auf zwei verschiedenen Wegen überstehen können“, erklärt Yetli Rosas Guevara, Forscherin an der Universidad de Córdoba und Hauptautorin des zweiten von drei kürzlich in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlichten Artikeln. Zum einen schließen die Forscher nicht aus – auch wenn die Wahrscheinlichkeit gering sei –, dass einige Galaxien trotz der hohen Frequenz dieser gewaltsamen Ereignisse einfach nie auf eine andere Galaxie treffen.
Doch es gibt eine zweite, noch spannendere Option. „Wir haben entdeckt, dass es eine spezielle Konfiguration der Verschmelzung gibt, bei der die reinen Scheiben nicht zerstört werden“, betont Rosas. „Bei diesem zweiten Kanal müssen die Galaxien in einem synchronen Tanz verschmelzen – sie drehen sich in die gleiche Richtung und nähern sich auf derselben Ebene an, wie ein Paar, das auf derselben Tanzfläche umeinander schwingt.“
Präzise Analysen und ein ruhiges Erbe
Um diese Theorie zu untermauern, wandte das Team neuartige Analysetechniken an. „Wir haben eine innovative Methode entwickelt, um die schwächsten und äußersten Teile von Galaxien, die der Milchstraße ähneln, sichtbar zu machen. So konnten wir ihre Ausdehnung präzise bestimmen und fanden kleine, aber bedeutende Unterschiede zu Galaxien mit Bulge“, erklärt Carlos Marrero de la Rosa, Doktorand am IAC und Hauptautor des ersten Artikels. Er analysierte detailreiche Aufnahmen des Isaac-Newton-Teleskops auf La Palma (ORM). Die Schlussfolgerung: Diese Unterschiede lassen sich durch spezielle Konfigurationen der Verschmelzungsprozesse erklären, die Galaxien ohne Bulge durchgemacht haben.
Salvador Cardona-Barrero, Forscher an der ULL und dem IAC und Hauptautor des dritten Beard-Artikels, ergänzt einen weiteren faszinierenden Aspekt: „Galaxien werden in der Regel von einem System kleinerer Satellitengalaxien begleitet – Überbleibsel vergangener Interaktionen.“ In diesem Zusammenhang betont er: „Galaxien, die der Milchstraße ähneln, weisen eine andere Verteilung ihrer Satelliten auf als andere Galaxien. Sie sind konzentrierter und ausgerichteter – ein klarer Hinweis auf eine ruhige und geordnete Geschichte von Galaxienverschmelzungen.“
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