Globularhaufen, analysiert in der Reihenfolge der Unterschiede in den kinematischen Eigenschaften, die zwischen den verschiedenen stellaren Populationen beobachtet wurden. (Bildnachweis: ESA/Hubble – ESO – SDSS)
Bei einem Blick in die Milchstraße kann man alle möglichen seltsamen kosmischen Strukturen sehen – tentakelartige spiralförmige Arme von Sternen in den äußeren Regionen der Galaxie, dunkle Gas- und Staubwolken, die alles verdecken, was sich hinter ihnen befindet, und Strahlungsstrahlen, die von dem supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum ausgehen.
Vielleicht fallen Ihnen auch Flecken mit dicht gepackten Sternregionen auf – Galaxien in Galaxien, wenn Sie so wollen. Astronomen kennen diese Sternhaufen als Kugelsternhaufen, und sie haben versucht, genau zu entschlüsseln, wie diese stellaren Nachbarschaften entstanden sind und sich im Laufe der Zeit entwickelt haben.
Jetzt hat eine internationale Forschergruppe erstmals eine kinematische 3D-Analyse mehrerer Sternpopulationen aus einer Stichprobe von 16 Kugelsternhaufen in der Milchstraße durchgeführt. Die neuen Forschungsergebnisse liefern den Astronomen die detaillierteste Beschreibung der Bewegung der Sterne innerhalb der Kugelsternhaufen und der gesamten Entwicklung der Haufen von ihrer Entstehung bis zum heutigen Tag.
Im Rahmen des Multi Instrument Kinematic Survey (MIKIS), einer spektrografischen Durchmusterung zur Erforschung der internen Dynamik von Kugelsternhaufen, sammelten Forscher mit der Raumsonde Gaia der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte und anderen Instrumenten Daten über die Bewegungen und Geschwindigkeiten von Sternen in Kugelsternhaufen.
Der kombinierte Einsatz von weltraumgestützten und bodengebundenen Teleskopen hat das bisher klarste Bild der Geschwindigkeit und Verteilung von Sternen in den anvisierten Kugelsternhaufen geliefert, so die Teammitglieder.
„Die Ergebnisse unserer Studie liefern den ersten soliden Beweis dafür, dass Kugelsternhaufen durch mehrere Sternentstehungsereignisse entstanden sind, und geben grundlegende Hinweise auf den dynamischen Weg, dem die Haufen während ihrer Entwicklung gefolgt sind“, erklärte Emanuele Dalessandro, Hauptautor der neuen Studie, in einer Pressemitteilung.
„Diese Ergebnisse wurden durch einen multidiagnostischen Ansatz und die Kombination von modernsten Beobachtungen und dynamischen Simulationen ermöglicht“, fügte Dalessandro hinzu.
Globularcluster sind für Astrophysiker von besonderem Interesse, da sie 12 bis 13 Milliarden Jahre alt sein können, was bedeutet, dass sie zu den ersten Strukturen gehörten, die sich im frühen Universum gebildet haben. (Der Urknall, durch den das Universum entstand, ereignete sich vor etwa 13,8 Milliarden Jahren).
Clusters sind ebenfalls typisch für alle Galaxien. Astronomen wissen, dass sie unterschiedliche Populationen von alten und neuen Sternen enthalten, und zwar aufgrund des Metallgehalts dieser Sterne – des Anteils an Elementen, die schwerer sind als Wasserstoff und Helium. (Ältere Sterne haben tendenziell weniger solcher „Metalle“.)
„In dieser Arbeit haben wir die Bewegung von Tausenden von Sternen innerhalb jedes Haufens im Detail analysiert“, sagte Alessandro Della Croce, Mitautor der Studie, in derselben Mitteilung.
„Es wurde schnell klar, dass Sterne, die zu verschiedenen Populationen gehören, unterschiedliche kinematische Eigenschaften haben: Sterne mit anomaler chemischer Zusammensetzung neigen dazu, schneller zu rotieren als die anderen innerhalb des Haufens und breiten sich allmählich von den zentralen zu den äußeren Regionen aus“, fügte Della Croce hinzu.
Dalessandro glaubt, dass die Charakterisierung des Verhaltens von Sternen innerhalb von Kugelsternhaufen dazu beitragen könnte, einige hartnäckige Fragen über die Entstehung und Entwicklung von Galaxien als Ganzes zu beantworten.
„Ihre astrophysikalische Bedeutung ist enorm“, so Dalessandro, „denn aufgrund ihres Alters helfen sie uns nicht nur, kosmologische Modelle zur Entstehung des Universums zu testen, sondern sie sind auch natürliche Laboratorien zur Untersuchung der Entstehung, Entwicklung und chemischen Anreicherung von Galaxien.“
Auch wenn noch Fragen offen sind, wirft die neue Studie, die letzte Woche in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht wurde, ein helles neues Licht auf das Verhalten dieser geschäftigen galaktischen Nachbarschaften.
