Eine Galaxie auf der „Waage“: Astronomen ist die bisher genaueste Bestimmung der Milchstraßen-Masse gelungen. Demnach umfasst unsere Heimgalaxie rund 1,5 Billionen Sonnenmassen – rund 90 Prozent davon sind Dunkle Materie. Möglich wurde die neue Messung durch eine Kombination von Daten der Weltraumteleskope Hubble und Gaia. Das Wissen um die Masse der Milchstraße ist wichtig für die Kenntnis unserer komischen Nachbarschaft, aber auch für grundlegende Fragen der Kosmologie.
Die Milchstraße ist unsere kosmische Heimat, trotzdem ist sie noch lange nicht komplett erforscht. Sogar ihre genaue Masse ist bis heute unbekannt. Bisherige Schätzungen lagen mit Werten zwischen 500 Milliarden und drei Billionen Sonnenmassen weit auseinander. Das Problem: Die Masse unserer Galaxie umfasst nicht nur Sterne und andere sichtbare Objekte. Stattdessen macht den Löwenanteil von 90 Prozent eine unsichtbare Komponente aus – die Dunkle Materie. „Wir können die Dunkle Materie aber nicht direkt messen“, erklärt Laura Watkins vom Space Telescope Science Institute in Baltimore.
46 Kugelsternhaufen und zwei Weltraumteleskope
Astronomen können deshalb nur indirekt ermitteln, wie viel Masse unsere Milchstraße hat – beispielsweise über die Bewegung von Kugelsternhaufen im Außenbereich unserer Galaxie. Diese bewegen sich umso schneller, je größer die Schwerkraftwirkung der Milchstraße auf sie ist. „Indem wir diese Bewegung messen, können wir zurückrechnen, wie groß das zugrundeliegende Gravitationspotential ist und damit auch die Masse“, erklären Watkins und ihre Kollegen.
Bisher gelang dies aber nur eingeschränkt, denn Astronomen konnten nur die Bewegung der Kugelsternhaufen in Richtung unserer Sichtlinie verfolgen. Doch Watkins und ihr Team haben jetzt zwei der leistungsfähigsten Werkzeuge der Astronomie kombiniert, um auch die Seitwärtsbewegung der Kugelsternhaufen zu erfassen: das Weltraumteleskop Hubble und den europäischen Satelliten Gaia.
„Indem wir Gaia-Messwerte für 34 Kugelsternhaufen und Hubble-Daten zu zwölf weiter entfernten Sternhaufen kombinieren, könne wir die Masse der Milchstraße auf eine Weise eingrenzen, die ohne diese beiden Weltraumteleskope unmöglich wäre“, sagt Watkins‘ Kollege Roeland P. van der Marel.
1,5 Billionen Sonnenmassen
Das Ergebnis: Die Milchstraße hat eine Masse von 1,5 Billionen Sonnenmassen, verteilt auf einen Radius von rund 129.000 Lichtjahren um das galaktische Zentrum, wie die Astronomen errechneten. Dieser Wert liegt etwa in der Mitte der bisherigen Schätzungen und entspricht relativ gut der Masse, die für eine Galaxie dieser Leuchtstärke zu erwarten ist, so die Forscher.
Damit ist den Astronomen ein wichtiger Schritt gelungen: „Die genaue Bestimmung des Massenprofils der Milchstraße ist für unser Verständnis der dynamischen Geschichte der Lokalen Gruppe und der Satelliten der Milchstraße wichtig“, erklären Watkins und ihre Kollegen. „Außerdem ist die Masse der Galaxien eng verknüpft mit der Entstehung und dem Wachstum von Strukturen im Universum. Die Bestimmung der Milchstraßenmasse gibt uns daher ein klareres Bild davon, wo unsere Galaxie im kosmologischen Kontext steht.“ (Astrophysical Journal, in press)
Quelle: NASA, ESA/ Hubble
