Andromedagalaxie ist leichter als gedacht

Von wegen größerer Nachbar: Die Andromedagalaxie ist leichter als bisher angenommen. Statt zwei bis dreimal so massereich zu sein wie unsere Milchstraße, ist unsere Nachbargalaxie fast gleich groß und schwer. Das haben Astronomen anhand der Bewegungen schneller Sterne in der Andromedagalaxie herausgefunden. Unsere Lokale Gruppe im Kosmos hat damit keinen eindeutigen „galaktischen Anführer“ mehr, sondern eher eine Doppelspitze.

Milchstraße und Andromedagalaxie liegen nur rund zweieinhalb Millionen Lichtjahre weit auseinander und sind damit enge Nachbarn. Beide Spiralgalaxien sehen sich zudem recht ähnlich und scheinen etwa gleich groß. Doch sind sie auch gleich schwer? Genau diese Frage ist seit langem strittig. Sowohl bei der Milchstraße als auch bei der Andromedagalaxie kommen Astronomen je nach Methode auf teilweise weit auseinanderliegende Werte.

Welche Galaxie ist schwerer?

Das Problem: Ein Großteil der Masse beider Galaxien stammt von der Dunklen Materie – und damit aus etwas, das man nicht direkt beobachten oder messen kann. Bei der Milchstraße kommt hinzu, dass wir sie quasi nur von innen heraus sehen. Auch das erschwert die Beobachtung. Jüngste Schätzungen scheinen sich aber für unsere Heimatgalaxie bei Werten um 650 bis 700 Milliarden Sonnenmassen einzupendeln.

Doch wie sieht es mit der Andromedagalaxie aus? Obwohl wir keine andere Galaxie so gut beobachten können sie, ist ihre Masse noch strittiger: Je nach Methode kommen Astronomen auf Werte zwischen 700 Milliarden und 2,5 Billionen Sonnenmassen. Das aber bedeutet: Einige Forscher gehen davon aus, dass unser galaktischer Nachbar doppelt oder sogar dreimal so schwer ist wie unsere Milchstraße, andere sehen sie eher als gleiche Schwestern.

Fluchtgeschwindigkeit als „Wiegehilfe“

Um mehr Klarheit zu schaffen, haben Prajwal Kafle von der University of Western Australia und seine Kollegen die Masse der Andromedagalaxie nun mit einer weiteren, von den bisherigen Verfahren unabhängigen Methode bestimmt. Sie ermittelten dafür zunächst die Bewegungsgeschwindigkeit von 89 besonders schnellen Sternenrelikten, den Planetarischen Nebeln.

Milchstraße (hinten) und Andromedagalaxie sind nicht nur in etwa gleich groß, sondern auch fast gleich schwer. © ICRAR

Aus diesen Daten rechneten die Forscher hoch, wie schnell ein Objekt sein muss, um der Andromedagalaxie zu entkommen. Diese Fluchtgeschwindigkeit wiederum hängt direkt von der Schwerkraft und damit der Masse der Galaxie ab. „Das Schöne an dieser Methode ist, dass sie relativ einfach und trotzdem empirisch sehr aussagekräftig ist“, erklären die Astronomen.

Kaum mehr Masse als die Milchstraße

Das überraschende Ergebnis: Die Andromedagalaxie ist deutlich leichter als nach den meisten Modellen angenommen. Kafle und sein Team kamen auf eine Fluchtgeschwindigkeit von 470 Kilometzern pro Sekunde. Daraus ergibt sich, dass unser galaktischer Nachbar inklusiver seiner Dunklen Materie nur etwa 800 Milliarden Sonnenmassen umfasst. Damit sind Andromedagalaxie und Milchstraße nahezu gleich schwer.

Den entscheidenden Unterschied gegenüber früheren Schätzungen sehen die Astronomen vor allem bei der Dunklen Materie: „Die Andromedagalaxie hat unseren Daten nach weit weniger Dunkle Materie als bisher gedacht – möglicherweise sogar nur ein Drittel so viel wie aus früheren Beobachtungen geschlossen“, erklärt Kafle.

Ausschnitt aus einer Simulation der Kollision beider Galaxien © ICRAR

Auswirkung auf kommende Kollision

Unser Nachbar im All ist demnach eher der Zwilling unserer Heimatgalaxie als ihr größerer Bruder. „Das wandelt unseren gesamten Blick auf unsere Lokale Gruppe“, sagt Kafle. Denn sie umfasst nun insgesamt etwas weniger Masse und auch die Hierarchie der Galaxien in ihr ist anders als lange gedacht – es gibt jetzt quasi eine Doppelspitze.

Spannend sind diese neuen Erkenntnisse auch für die Zukunft beider Galaxien. Weil beide sich aufeinander zubewegen, gehen Astronomen davon aus, dass Milchstraße und Andromedagalaxie in etwa vier Milliarden Jahren miteinander kollidieren und verschmelzen werden. Wäre die Andromedagalaxie doppelt oder sogar dreimal so schwer, dann würde sie die leichtere Milchstraße dabei gewissermaßen „verschlucken“.

Doch die Daten sprechen nun dafür, dass es zwei nahezu gleichwertige Partner geben wird. Das könnte den Ablauf der Verschmelzung und ihr Ergebnis deutlich verändern. „50 Jahre des kollektiven Bilds unserer Lokalen Gruppe sind nun völlig auf den Kopf gestellt“, sagt Kafle. (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2018)

(International Centre for Radio Astronomy Research, 15.02.2018 – NPO)