Januar 21, 2022

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Astronomen entdecken himmlische Ruinen am Rande unserer Galaxie – Sky & Telescope

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Diese Abbildung zeigt die Position des kürzlich entdeckten C-19-Sternflusses am Rande unserer Milchstraße. Die Sterne in diesem Fluss waren einst Teil eines alten Kugelsternhaufens, der durch gravitative Wechselwirkungen mit unserer Galaxie auseinandergerissen wurde. Der Sonnenstand dient als Referenz. (Die Größe der Sonne ist nicht maßstabsgetreu.) Unten rechts erscheinen die Große Magellansche Wolke und die Kleine Magellansche Wolke (Satellitengalaxien der Milchstraße).
Gemini International Observatory / NOIRLab / NSF / AURA / J. da Silva / Raumfahrzeug; Danksagung: M. Zamani (NOIRLab von NSF)

Astronomen haben eine uralte himmlische Ruine entdeckt. Vor langer Zeit zerriss die Schwerkraft der Milchstraße einen Kugelsternhaufen und zerbröckelte seine Tausenden von Sternen über 15 Grad Himmel – die Breite von drei Fäusten, die auf Armlänge gehalten werden. Jetzt zeigen neue Messungen, dass diese Überreste zu den ältesten Sternen gehören, die jemals in oder um unsere Galaxie gesehen wurden.

Die Milchstraße selbst ist uralt und hat sich etwa 200 Millionen Jahre nach dem Urknall gebildet. Äonen der Sternentstehung haben es wieder geschafft, und “moderne” Sterne wie die Sonne übersät die spiralförmige galaktische Ebene. Aber Hinweise auf seine Vergangenheit bleiben in Kugelsternhaufen, die von Sternen wimmeln, die typischerweise Milliarden Jahre alt sind. Die Milchstraße hat mehr als 150 dieser kugelförmigen Sternhaufen, von denen die überwiegende Mehrheit in dem riesigen Halo schwebt, der die dünne galaktische Ebene umgibt.

Diese Kugelsternhaufen sind die ältesten Strukturen in der Galaxie. Wir wissen das, weil Astronomen ihre Sterne vermessen haben Metallizität. “Metalle” nennen Astronomen Elemente, die schwerer sind als Wasserstoff und Helium (die einfachen Gase, die das entstehende Universum durchdrungen haben). In den Bäuchen von Sternen geschmiedet, nimmt die Menge an Metallen im Laufe der kosmischen Zeit zu, so dass die Metallizität eines Sterns eine Annäherung an sein Alter ist.

Aber während die Kugelsternhaufen der Milchstraße unverkennbar alt sind, scheint es, dass seit den frühen Tagen der Galaxienbildung keiner überlebt hat. Ihre Metallizität erreicht 0,2% der in der Sonne vorkommenden Metalle. Dies steht im Gegensatz zu den isolierten Sternen im Halo, von denen einige viel metallärmer sind.

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Die Entdeckung einer himmlischen Ruine könnte Aufschluss über das Verschwinden alter Kugelzellen geben. 6. Januar Natur, Nicolas Martin (Universität Straßburg, Frankreich und Max-Planck-Institut für Astronomie, Deutschland) und seine Kollegen berichten über eine detaillierte Studie einer Sammlung von Sternen im Halo der Milchstraße namens C-19. Aus ihren Daten schließen die Forscher, dass diese Sterne wahrscheinlich einst ein zerrissener Kugelsternhaufen waren, als sie unserer Galaxie zu nahe kamen.

Beobachtungen zeigen, dass C-19 das Äquivalent von 8.000 Sonnenmassen in Sternen enthält, was es relativ klein macht, wenn die Kugelsternhaufen verschwinden. Aber es ist nicht mehr kugelförmig – die Schwerkraft der Milchstraße hat ihre Ansammlung von Sternen wie Toffee gedehnt. Dies Sternenfluss umkreisen die Milchstraße in einer relativ engen polaren Umlaufbahn, die sie in weniger als einer halben Milliarde Jahren in die galaktische Ebene hinein und wieder heraus bringt. An seiner nächsten Stelle ist der Strom weniger als 23.000 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernt; die Sterne kreisen auf ihren Bahnen in einer Entfernung von 88.000 Lichtjahren. (Der Fluss ist derzeit 60.000 Lichtjahre von der Sonne entfernt.)

Teammitglied Rodrigo Ibata (ebenfalls an der Universität Straßburg) leitete die Entdeckung dieses Flusses, unter anderem mithilfe eines Computeralgorithmus für den riesigen Datensatz, der vom Gaia-Satelliten der Weltraumorganisation gesammelt wurde. Das Team folgte dann mit mehreren Bodenteleskopen und erhielt schließlich eine detaillierte Acht-Sterne-Spektroskopie mit dem Gemini-North-Teleskop auf dem Mauna Kea, Hawaii, und dem Gran Telescopio Canarias auf La Palma auf den Kanarischen Inseln.

Die Spektren bestätigten frühere Schätzungen: Die Sterne in diesem zerfallenen Haufen haben extrem niedrige Metallizitäten, kaum 0,05% der in der Sonne gefundenen – weit weniger als die, die in jedem bis heute existierenden Kugelsternhaufen gefunden werden. „Eine so niedrige Gesamtmetallizität wurde bisher bei keinem Sternsystem in der Milchstraße, in ihrer Nähe oder darüber hinaus beobachtet“, schreiben die Forscher.

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Die enge Umlaufbahn von C-19 deutet darauf hin, dass es dem Milchstraßensystem ziemlich früh beigetreten ist, während der ersten zwei Milliarden Jahre der Existenz unserer Galaxie. (Ob etwas Beständiges bis heute überlebt hat, ist tatsächlich ein Rätsel, geben die Forscher zu.) Antike Überreste bestätigen, dass sich Kugelsternhaufen sehr früh bilden konnten. Es ist nur so, dass diejenigen in den frühen Jahren unserer Galaxie im Allgemeinen die stürmische Gravitationsumgebung nicht überlebten.

“Dieses Artefakt aus der Antike”, sagt Julio Navarro (Universität Victoria, Kanada), “öffnet ein direktes und einzigartiges Fenster in die frühesten Epochen der Sternentstehung im Universum.”


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