Erste globale Alterskarte der Milchstraße

Neues über unsere Galaxie: Forscher haben bestätigt, dass die Milchstraße so gewachsen ist, wie Astronomen schon lange vermuten: nämlich von innen nach außen. Möglich gemacht hat das eine bisher einmalige Kartierung der Altersstruktur unserer Heimatgalaxie. Sie zeigt das Alter von Sternen im inneren Zentrum bis zu den äußersten Rändern der Milchstraße an.

Unsere Heimatgalaxie ist von der Erde aus nur schwer zu beobachten. Viele Strukturen der Milchstraße sind dadurch lange verborgen geblieben, viele weitere sind wahrscheinlich immer noch unentdeckt. Mithilfe neuer Werkzeuge und Methoden können Astronomen mittlerweile jedoch viele Geheimnisse unserer Galaxie lüften. So haben etwa erst kürzlich dreidimensionale Visualisierungstechniken gezeigt, dass viele Himmelskörper ganz anders positioniert sind als zuvor gedacht.

Insbesondere aufwendige Durchmusterungen liefern immer öfter neue Informationen über die Milchstraße. Diese Beobachtungsprogramme erfassen und untersuchen mittlerweile Millionen astronomischer Objekte. Mithilfe von Daten aus solchen Durchmusterungen haben Wissenschaftler um Melissa Ness vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg nun eine neuartige Karte unserer Heimatgalaxie erstellt: eine Altersverteilung von fast 100.000 Roten Riesen.

Neue Methode zur Altersbestimmung

Für ihre Alterskarte haben die Forscher zunächst zwei voneinander unabhängige Methoden entwickelt, das Alter von Roten Riesensternen direkt aus deren Lichtspektrum zu bestimmen. Dafür nutzten sie Daten der sogenannten APOGEE-Durchmusterung (ein Teil des Beobachtungsprogramms Sloan Digital Sky Survey) sowie des NASA-Weltraumteleskops Kepler.

Die neuen Methoden wandten sie dann auf Rote Riesen an, die mit der APOGEE-Durchmusterung beobachtet worden waren. Das Ergebnis zeigt die Altersstruktur unserer Milchstraße und stellt einen repräsentativen Querschnitt durch die wichtigsten galaktischen Regionen dar – vom Zentrum bis zu den 65.000 Lichtjahren entfernten Außenbezirken.

Beziehung zwischen den Häufigkeiten bestimmter chemischer Elemente in Sternatmosphären, die mithilfe von Spektroskopie nachgewiesen werden können, und der Sternmasse. © M. Martig / MPIA

Entwicklungsmodelle bestätigt

Die Karte bestätigt, wovon Astronomen schon lange ausgehen: Unsere Heimatgalaxie ist von innen nach außen gewachsen. Aus einer vergleichsweise kleinen Scheibe ist demnach erst nach und nach die große, spiralförmige Milchstraße geworden, die wir heute kennen. Die Altersverteilung der Sterne macht diese Entwicklungsgeschichte deutlich. Denn nahe dem galaktischen Zentrum befinden sich die älteren Sterne, nach außen hin werden die Sterne hingegen immer jünger.

Die Modelle sagen außerdem, dass bei festem Abstand vom galaktischen Zentrum in der Scheibenebene eher jüngere, entfernt davon eher ältere Sterne zu finden sein sollten. Auch das bestätigt die Karte von Ness und ihren Kollegen.

Besseres Verständnis unserer Galaxie

In Zukunft versprechen sich die Forscher von ihrer neu entwickelten Methode noch viel weitreichendere Ergebnisse. Sobald die Resultate derzeit laufender Durchmusterungen wie APOGEE-2 oder der Arbeit des ESA-Satelliten Gaia abgeschlossen sind, könnten sich Astronomen daran machen, die Sternentstehungs-Geschichte unserer Milchstraße insgesamt zu rekonstruieren.

Erkenntnisse darüber, wie viele Sterne in den verschiedenen Epochen unserer galaktischen Geschichte entstanden sind, in welchen Regionen dies stattfand, und wie die Sterne das Rohmaterial unserer Heimatgalaxie durch die in ihnen entstehenden schwereren chemischen Elemente verändert haben, würden das Verständnis unserer Heimatgalaxie weiter verbessern. (Astrophysical Journal, 2016, doi: 10.1088/0004-637X/808/1/16)

(Max-Planck-Institut für Astronomie, 11.01.2016 – DAL)