Was Hubble und Gaia herausgefunden haben

Das Forschungsteam analysierte 39 Kugelsternhaufen innerhalb der inneren 20.000 Lichtjahre der Milchstraße. Hubble-Beobachtungen lieferten präzise relative Alter und Messungen der Metallizität, der Häufigkeit von Elementen schwerer als Helium. Gaia-Daten halfen dabei, die Bewegung der Haufen durch die Galaxie zu rekonstruieren.

Eine statistische Analyse teilte die Haufen in drei Populationen. Eine bildete sich in der Milchstraße selbst. Eine andere kam vor etwa 10 Milliarden Jahren mit Gaia-Sausage-Enceladus an. Die dritte Population folgt ihrer eigenen Alters-, Metallizitäts- und Bahnsequenz, was darauf hinweist, dass sie in einer anderen Galaxie entstand, die noch früher mit der Milchstraße verschmolz.

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Analysierte Haufen 39 Kugelsternhaufen
LKH-Mitglieder 12 Haufen mit einer Wahrscheinlichkeit von über 50 % zugewiesen
Fusionszeitpunkt Etwa 1,8 Milliarden Jahre vor Gaia-Sausage-Enceladus
Geschätzte Sternmasse Etwa 500 Millionen Sonnen
Aktueller Standort Die meisten Trümmer innerhalb von 6 Kiloparsec vom Galaktischen Zentrum abgelagert
Die Haufen-Zuweisungen, Fusionszeit und Vorläufermasse stammen aus den chronodynamischen und chemisch-evolutionären Modellen der Studie.

Wie Kugelsternhaufen eine zerstörte Galaxie bewahren

Kugelsternhaufen sind dichte, ungefähr kugelförmige Gruppen, die Zehntausende bis Millionen von Sternen enthalten. Viele bildeten sich in den frühesten Phasen des Wachstums von Galaxien. Ihre Sterne haben einen gemeinsamen Ursprung, was Astronomen erlaubt, das Alter des Haufens und seine chemische Geschichte genauer zu schätzen als bei einzelnen, über die Milchstraße verstreuten Sternen.

Wenn eine Zwerggalaxie zerrissen wird, können ihre Kugelsternhaufen die Kollision überleben. Ihre ursprüngliche Galaxie verschwindet, aber die Haufen bewahren die Aufzeichnungen darüber, wann und wo ihre Sterne entstanden sind. Sie unterscheiden sich stark von jungen Sternentstehungsgebieten wie dem Treasure Chest-Sternhaufen, in dem Sterne noch die Wolke beseitigen, die sie hervorgebracht hat.

Das CARMA-Projekt maß die Sternhaufen durch dieselben Hubble-Filter und mit derselben Analysemethode. Diese Konsistenz reduzierte systematische Unterschiede zwischen früheren Altersabschätzungen. Typische Unsicherheiten bei der relativen Altersbestimmung wurden auf einige hundert Millionen Jahre gesenkt, was ausreichte, um Populationen zu trennen, die während der turbulenten Jugend der Milchstraße nahe beieinander entstanden sind.

Drei Populationen, verborgen im inneren Teil der Milchstraße

Die Forscher verglichen Modelle, die zwei, drei oder vier Ursprungs-Populationen enthielten. Das Drei-Komponenten-Modell erhielt die stärkste statistische Unterstützung. Es teilte die Stichprobe in Sternhaufen ein, die in der Milchstraße geboren wurden, Sternhaufen, die mit Gaia-Sausage-Enceladus assoziiert sind, und eine Zwischenreihe, die LKH zugewiesen wurde.

Zwölf der 15 Cluster, die zuvor mit einer locker definierten Niedrigenergiegruppe in Verbindung gebracht wurden, fallen in die LKH-Population. Sie befinden sich in den inneren sechs Kiloparsecs der Galaxie, etwa 19.600 Lichtjahre vom Zentrum entfernt. Die Region ist dicht besiedelt, durch Staub verdeckt und stark vom rotierenden zentralen Balken der Milchstraße beeinflusst, der alte Umlaufbahnen löschen oder verzerren kann.

Andere Entdeckungen in derselben weitläufigen Region basieren auf völlig anderen Beweisen. Die Entdeckung von Erythrulose in der Nähe des galaktischen Zentrums, zum Beispiel, stammt aus molekularen Radiomustern und nicht aus dem Alter und der Bewegung alter Sterne.

Warum es Low-Energy-Kraken-Heracles genannt wird

Der Name vereint drei frühere Versuche, antikes Material in der inneren Milchstraße zu identifizieren. Eine Gruppe von Kugelsternhaufen mit niedriger Energie wurde als Trümmer eines unbekannten Akkretionsereignisses vorgeschlagen. Simulationen sagten eine frühe Verschmelzung voraus, die Kraken genannt wurde. Untersuchungen identifizierten auch eine chemisch unterscheidbare Population von Sternen in der inneren Galaxie, die Herakles genannt wurde.

Diese Bezeichnungen beschrieben ursprünglich nicht genau die gleiche Sammlung von Sternen und Sternhaufen, und der externe Ursprung einiger Kandidaten blieb umstritten. Die neue Studie definiert eine sauberere Population, indem sie Sternhaufenalter, Metallizitäten und Bahneigenschaften zusammen verwendet. Die Autoren behielten alle drei Namen bei, um die Arbeit anzuerkennen, die zur Identifizierung führte.

Wann die Verschmelzung stattfand

Die NASA-Veröffentlichung vom 17. August beschreibt die Kollision als vor etwa 11,8 Milliarden Jahren stattgefunden, ungefähr zwei Milliarden Jahre nach dem Urknall. Das Paper in Nature Astronomy schätzt eine Akkretionszeit vor rund 12,3 Milliarden Jahren, also etwa 1,5 Milliarden Jahre nach dem Urknall.

Der Unterschied spiegelt wider, wie die relativen Altersangaben der Cluster an eine absolute kosmische Zeitleiste gebunden sind. Das Paper weist darauf hin, dass die Cluster-Alter zueinander sehr präzise sind, aber auf einer absoluten Skala je nach den verwendeten Sternmodellen verschoben werden können. Das sicherere Ergebnis ist die Reihenfolge: LKH verschmolz mit der Milchstraße etwa 1,8 Milliarden Jahre vor Gaia-Sausage-Enceladus.

Wie LKH die Milchstraße verändert hat

LKH hatte eine stellare Masse, die mit der von Gaia-Sausage-Enceladus vergleichbar ist und auf etwa 500 Millionen Sonnen geschätzt wird. Die junge Milchstraße war viel kleiner als heute, sodass die Verschmelzung mit einer Galaxie dieser Größe einen erheblichen Anteil ihrer frühen Sterne und Sternhaufen beigetragen hätte.

Der Großteil des identifizierten LKH-Materials liegt heute tief innerhalb der Milchstraße. Die Verschmelzung könnte zu den metallararmen Sternpopulationen des inneren Halo und des Bulge beigetragen haben, bevor die Galaxie ihre heutige Scheibe entwickelte. Sie zeigt auch, dass einige der frühesten Sterne der Milchstraße außerhalb unserer Galaxie geboren wurden und durch Verschmelzungen hierher gelangten.

Die physische Galaxie wurde wiederholt neu aufgebaut, selbst als Kulturen ihrem hellen Band sehr unterschiedliche Bedeutungen zuschrieben. Diese Traditionen bilden eine eigene Aufzeichnung darüber, wie Menschen die Milchstraße in Mythen auf der ganzen Welt lange bevor ihre Verschmelzungsgeschichte gemessen werden konnte, interpretierten.

Was Gemessen Wurde Und Was Weiterhin Geschätzt Wird

Hubble maß die Cluster-Photometrie, die verwendet wurde, um genaue relative Alter und Metallizitäten zu bestimmen. Gaia lieferte die Sternbewegungen, die in der Bahnanalyse verwendet wurden. Die Daten stützen drei verschiedene Cluster-Populationen, wobei die LKH-Sequenz sowohl von den Milchstraßen- als auch von Gaia-Sausage-Enceladus-Clustern getrennt ist.

LKH selbst ist eine Rekonstruktion. Astronomen haben die Zwerggalaxie vor der Kollision nicht fotografiert. Ihre Masse, das Fusionsdatum und die überlebenden Mitglieder werden aus statistischen, dynamischen und chemisch-entwicklungsbezogenen Modellen abgeleitet. Die Studie kann kleinere frühe Galaxien, die keine Kugelsternhaufen besaßen oder deren Haufen vollständig zerstört worden sind, auch nicht ausschließen.

Das Ergebnis liefert starke Hinweise auf eine wesentliche frühe Verschmelzung, nicht auf eine vollständige Bestandsaufnahme aller Objekte, die die junge Milchstraße aufgenommen hat.

Was Astronomen als Nächstes untersuchen werden

Das Team erweitert die gleiche Analyse auf Kugelsternhaufen, die bisher keine genauen Altersschätzungen vom Hubble-Teleskop erhalten haben. Eine größere Stichprobe könnte zeigen, ob weitere große Verschmelzungs-Populationen im inneren Teil der Galaxie verborgen liegen.

Zukünftige Messungen des Sternenalters von Missionen wie PLATO könnten helfen, die LKH-Haufen mit einer breiteren Population von Sternen der inneren Milchstraße zu verbinden. Bessere Altersschätzungen könnten auch das absolute Timing der Kollision klären und LKH-Trümmer von Material unterscheiden, das während derselben frühen Periode von kleineren Galaxien beigetragen wurde.

Häufig gestellte Fragen

Was ist Low-Energy-Kraken-Heracles?

Low-Energie-Kraken-Herakles, oder LKH, ist der Name einer alten Zwerggalaxie, die mit der jungen Milchstraße verschmolz. Sie wird aus einer eindeutigen Population von Kugelsternhaufen rekonstruiert, die jetzt in der inneren Galaxie zu finden sind.

Wann verschmolz LKH mit der Milchstraße?

Die NASA datiert das Ereignis auf etwa vor 11,8 Milliarden Jahren. Das Modell der Studie schätzt es auf ungefähr vor 12,3 Milliarden Jahren. Beide Schätzungen legen es etwa 1,8 Milliarden Jahre vor der Gaia-Sausage-Enceladus-Verschmelzung.

Wie groß war die LKH-Galaxie?

Die Studie schätzt, dass LKH ungefähr 500 Millionen Sonnenmassen in Sternen enthielt. Seine Gesamtmasse, einschließlich Gas und Dunkler Materie, wäre höher gewesen, wird jedoch von dieser Analyse nicht direkt gemessen.

Können Astronomen LKH noch sehen?

Nicht als separate Galaxie. Die Milchstraße hat sie auseinandergerissen und ihr Material aufgenommen. Astronomen erkennen das überlebende Zeugnis durch alte Sternhaufen mit gemeinsamen Alter, Chemie und Orbitalverhalten.

Hat Hubble die Kollision fotografiert?

Nein. Die Kollision geschah Milliarden Jahre bevor das Sonnensystem entstand. Hubble maß überlebende Kugelsternhaufen, während das begleitende Kollisionsbild ein Künstlerkonzept ist.

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