Wie bewegt sich ein stillstehender Mensch? Wenn wir die Drift der Kontinentalplatten verwerfen, bestimmt diese zunächst die Rotation der Erde um die eigene Achse, dann die Rotation der Erde um die Sonne. Was kommt als nächstes? Die Sterne kreisen um das Zentrum der Milchstraße, die Milchstraße kreist zusammen mit etwa fünf Dutzend anderen Galaxien als Teil der Lokalen Gruppe von Galaxien, und sie wiederum beteiligt sich an der Expansion des Universums als Teil der Jungfrau Supercluster.
Wie bewegt sich ein stillstehender Mensch? Wenn wir die Drift der Kontinentalplatten verwerfen, bestimmt diese zunächst die Rotation der Erde um die eigene Achse, dann die Rotation der Erde um die Sonne. Was kommt als nächstes? Die Sterne kreisen um das Zentrum der Milchstraße, die Milchstraße kreist zusammen mit etwa fünf Dutzend anderen Galaxien als Teil der Lokalen Galaxiengruppe und nimmt ihrerseits als Teil der Jungfrau Supercluster. Es ist wichtig, die Evolutionsmechanismen jedes Elements dieser Kette herauszufinden, um das Gesamtbild zu sehen – wie in 13 Milliarden Jahren Evolution aus heißem Wasserstoff und Helium unsere Kugel mit fünf Kontinenten und vier Ozeanen entstanden ist.
Die Geschichte eines der Elemente in dieser Kette wurde von Claire Dorman, einer Doktorandin an der University of California, verwaltet. In ihrem neuen Artikel, der im Astrophysical Journal veröffentlicht wurde, untersuchte sie die Kinematik von Sternen in einer einzigen Andromeda-Galaxie. Der Maßstab ist bescheidener als in der jüngsten Arbeit über die Wirkung von Dunkler Materie mit der Geschwindigkeit von 290 Galaxien, aber die Ergebnisse sind schmerzlich kurios. Andromeda hatte nach den erhaltenen Daten ein äußerst schwieriges Schicksal.
Wie jede Spiralgalaxie besteht Andromeda (alias M31) aus einem zentralen Teil (Ausbuchtung), Spiralarmen, die eine Scheibe bilden, und einem kugelförmigen Halo, in dem es relativ wenige Sterne gibt. Andromeda hat jedoch im Gegensatz zur Milchstraße eine deutlich verdickte Scheibe. Nach dem kosmologischen Standardmodell (auch als Lambda-CDM bekannt) wurden die meisten Galaxien durch Fusionen oder Übernahmen (Hallo Ökonomen) von kleinen Satellitengalaxien gebildet. Und das Vorhandensein einer "unscharfen" verdickten Scheibe in der Galaxie ist ein Zeichen für solche Verschmelzungen.
Andromeda im Weitfeld-Infrarot-Umfrage-Explorer
Im Allgemeinen gibt es drei Theorien über die Entstehung solcher Scheiben - Sterne können sich in anfänglich dickeren Staub- und Gasscheiben bilden; Sterne in dünnen Scheiben können zusätzliche Geschwindigkeit gewinnen, indem sie mit Materie interagieren, die von Zwerggalaxien fällt; und schließlich kann eine Population dynamischer heißer Sterne (d. h. Sterne mit weniger geordneter Bewegung) direkt aus einer anderen Galaxie beim Verschmelzungsprozess eingefangen werden.
Wie immer ist die Theorie sehr schön, schlank und hat nur einen Nachteil – die einzige im Detail untersuchte Galaxie, unsere Milchstraße, weist im Allgemeinen keine dicke Scheibe auf. Das bedeutet, dass es in seiner Geschichte keine nennenswerten Kollisionen mit anderen Galaxien gab, auch nicht mit Zwergsatelliten.
Und welche Schlussfolgerung sollte man ziehen – ist unsere Galaxie so ungewöhnlich oder ist es notwendig, das Modell zu überarbeiten, das im Allgemeinen gerade deshalb als Standard gilt, weil die meisten Experten es akzeptieren und es verwenden, um alle Beobachtungsdaten für mehrere Jahrzehnte zu interpretieren?
Was Claire und ihre Kollegen taten: Mithilfe von Bildern des Hubble-Teleskops, um die Farbe und Helligkeit von Sternen (und damit deren Masse und Alter) zu bestimmen, teilte sie 5.800 Sterne je nach Alter in 4 Untergruppen auf. Darunter waren 1) junge Überriesen mit einem Alter von nur wenigen hundert Millionen Jahren, 2) alte und 3) junge Riesen des asymptotischen Zweiges (massearme Sterne am Lebensende) und 4) rote Riesen - die ältesten Sterne mit einem Durchschnittsalter von Milliarden von Jahren …
Galaxy M31 hat seinen traditionellen Namen von der Tochter des äthiopischen Königs Kefei und Cassiopeia. Laut Orakel sollte sie dem Seeungeheuer geopfert werden. Perseus rettete Andromeda vor dem unvermeidlichen Tod.
Danach bestimmte die Gruppe mit den Spektren dieser Sterne, die am Lick-Observatorium aufgenommen wurden, ihre Geschwindigkeiten und berechnete die Varianz, dh wie sehr sich die Geschwindigkeit eines bestimmten Sterns von der durchschnittlichen Geschwindigkeit seiner nächsten Nachbarn unterscheidet. Die Ergebnisse sind sehr interessant – je älter die Sterne, desto höher ihre Geschwindigkeitsdispersion! Das heißt, es ist viel wahrscheinlicher, dass sich junge Sterne leise um das Zentrum von Andromeda drehen, während die Sterne, in denen die Kernreaktion fast verschwunden ist, wie verrückt herumrasen. Darüber hinaus ist die Streuung selbst bei den ruhigsten Sternen in Andromeda dreimal so groß wie bei den Sternen der Milchstraße - dies zeigt deutlich, dass die Geschichte der Galaxie M31 viel komplexer und ereignisreicher ist.
Auch das Verhältnis der Geschwindigkeitsdispersionen in Andromeda ist an verschiedenen Stellen nicht gleich: Wenn in der Mitte der Scheibe das abgeleitete Verhältnis sehr deutlich erfüllt ist, dann gibt es näher am Zentrum der Galaxie Abschnitte - einer davon erhielt sogar die Sondername Brick 9 - wo eine Gruppe junger Sterne die gleiche Streuung wie überall hat und die anderen drei Gruppen älterer Sterne völlig gleich sind. Es war, als gäbe es einen Mechanismus, der die Sterne vor mehreren Milliarden Jahren beschleunigte und dann sehr schnell verblasste.
Andromeda im Infrarotspektrum
Für diese Ergebnisse gibt es mehrere mögliche Erklärungen. Durch indirekte Beweise ist klar, dass Andromeda höchstwahrscheinlich nicht eine einzige Kollision mit einer anderen Galaxie hatte, aber es gab einen Prozess des ständigen Ziehens von Materie aus Satellitengalaxien, was immer mehr Störungen in die Umlaufbahnen der Sterne brachte. Aber die Anomalie von Brick 9 kann durch das Vorhandensein einer Brücke in der Vergangenheit erklärt werden, die später einstürzte (aus noch nicht verstandenen Gründen).
Die Theorie der Entstehung von Galaxien durch Verschmelzung, die Teil des kosmologischen Standardmodells ist, hat also eine gute Bestätigung erhalten (50% unserer Stichprobe von 2 Galaxien ist ein gutes Ergebnis!). Aber es stellten sich viele neue Fragen – welche Galaxien wurden von Andromeda absorbiert, wann begann dieser Prozess und endete er? Welche Kräfte haben den Springer zerstört, wenn er es wirklich war? Wie ist die Kinematik von Sternen in anderen Teilen der Galaxie - näher am Schwarzen Loch, im Halo, in den äußeren Teilen der Scheibe? Wie wichtig ist es schließlich für diesen Ball mit Ozeanen und Kontinenten, dass sich unsere eigene Galaxie ganz anders entwickelt hat?
