Die verborgene Vergangenheit unserer Galaxie: Gaia enthüllt Spuren ihrer Kindheit

Das Weltraumteleskop Gaia der ESA ist tief in die Geschichte unserer Galaxie eingetaucht und hat dabei zwei überraschende Ströme von Sternen entdeckt, die sich vor mehr als 12 Milliarden Jahren gebildet und miteinander verbunden haben.

Ein echter Blick auf das Band der Milchstraße am Himmel. Die gelben Punkte sind von Shakti. Die blauen Punkte sind von Shiva. Bildnachweis: ESA/Gaia/DPAC/K. Malhan

Zwei Ströme, die auf den Namen Shakti und Shiva getauft wurden, spielten eine entscheidende Rolle bei der Entstehung der Milchstraße in ihren Anfängen. Ihr Alter ist so hoch, dass sie wahrscheinlich sogar früher entstanden sind als die ältesten Teile der Spiralarme und der Scheibe unserer heutigen Galaxie.

Khyati Malhan vom Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg leitete diese Forschung, bei der diese Vorläuferstrukturen entdeckt wurden UND die in einem Artikel aus dem Jahr 2022 vorgestellt wurde, als man begann zu verstehen, woher unsere Galaxie stammt.

Die Milchstraße hat sich seit der Geburt dieser Sterne stark verändert, so dass die Wissenschaftler nicht erwartet hatten, sie so deutlich als Gruppe zu erkennen. Doch die beispiellosen Daten, die Gaia zur Verfügung stellt, haben diese Enthüllung möglich gemacht.

Die Beobachtungen bestimmten die Bahnen einzelner Sterne in unserer Galaxie, zusammen mit deren Inhalt und Zusammensetzung. Als sie die Bahnen all dieser Sterne visualisierten, tauchten unter den Sternen zwei neue Strukturen mit einer bestimmten chemischen Zusammensetzung auf, die sie Shakti und Shiva nannten.

Wahrhaft alte Fragmente

Jeder dieser Ströme beherbergt eine Masse, die etwa 10 Millionen Sonnen entspricht. Ihre Sterne, die zwischen 12 und 13 Milliarden Jahre alt sind, folgen bemerkenswert ähnlichen Bahnen und haben ähnliche chemische Zusammensetzungen.

Die Anordnung dieser Sterne deutet darauf hin, dass sie als unabhängige Fragmente entstanden sein könnten, die später in den frühen Stadien ihrer Entstehung mit der Milchstraße verschmolzen.

Beide Ströme bewegen sich auf den Kern unserer Galaxie, die Milchstraße, zu. Im Jahr 2022 führte das Gaia-Weltraumteleskop in dieser Region eine Art "galaktische Archäologie" durch und entdeckte, dass sie von den ältesten Sternen der gesamten Galaxie bevölkert wurde. Sie wurden geboren, bevor die Scheibe der Milchstraße voll ausgebildet war.

Die Sterne in dieser Region sind so alt, dass ihnen viele der schwereren Elemente fehlen, die später im Universum entstanden sind. Diese werden im Inneren der Sterne geschmiedet und in den Weltraum verstreut, wenn sie sterben. Weil die Sterne im Herzen unserer Galaxie metallarm sind, wurde diese Region das "arme alte Herz" der Milchstraße genannt.

Ein komplexer Stammbaum

Bisher waren nur die ersten Fragmente identifiziert worden, die das alte Herz der Milchstraße bildeten. Mit dieser neuen Entdeckung wurden die ersten Stücke, die zwar relativ alt, aber weiter entfernt sind, beobachtet.

Diese Entdeckungen stellen die ersten Schritte im Wachstum unserer Galaxie zu ihrer heutigen Größe dar. Obwohl sie Ähnlichkeiten aufweisen, sind die beiden Sternströme nicht identisch. Shakti-Sterne kreisen etwas weiter vom Zentrum unserer Milchstraße entfernt und folgen eher kreisförmigen Bahnen als Shiva-Sterne.

6 Millionen Sterne in der zentralen Region der Milchstraße von der Gaia-Mission. Dargestellt sind Metallizität, Dichte, Bahnspin, Geschwindigkeit und Richtung. Kredit: MPI für Astronomie

Die Namen, die an die hinduistische Mythologie erinnern, entführen uns in ein Universum, in dem sich göttliche Paare vereinen, um den Makrokosmos zu gebären.

Vor etwa 12 Milliarden Jahren sah unsere Galaxie ganz anders aus als die geordnete Spirale, die wir heute sehen. Es gab ein Szenario, in dem mehrere lange, unregelmäßige Fäden aus Gas und Staub miteinander verschmolzen, Sterne bildeten und sich verschlangen, um die Milchstraße, wie wir sie kennen, zum Leben zu erwecken.

Ziel: unsere Vergangenheit wiederherstellen

Khyati und Hans-Walter, Mitautor dieser Studie und führender "galaktischer Archäologe", erstellten auch eine dynamische Karte anderer bekannter Komponenten, die bei der Entstehung unserer Galaxie eine Rolle spielten und mithilfe von Gaia-Daten entdeckt wurden.

Dazu gehören Gaia-Sausage-Enceladus, LMS1/Wukong, Arjuna/Sequoia/I'itoi und Pontus. Alle diese Sterngruppen sind Teil des komplexen Stammbaums der Milchstraße, an dessen Erstellung Gaia im letzten Jahrzehnt gearbeitet hat.

Es ist eines der Ziele von Gaia, mehr über die Kindheit unserer Galaxie zu erfahren, und ohne Zweifel ist es Logrando.

Die winzigen, aber wichtigen Unterschiede zwischen den Sternen in der Milchstraße müssen identifiziert werden, um zu verstehen, wie unsere Galaxie gebildet wurde und sich entwickelt hat.

Dazu sind unglaublich genaue Daten erforderlich, und dank Gaia haben wir diese Daten jetzt. Mit der Entdeckung überraschender Teile unserer Galaxie, wie der Shiva- und Shakti-Ströme, füllen wir die Lücken und zeichnen ein vollständigeres Bild nicht nur von unserer heutigen Heimat, sondern auch von unserer frühesten kosmischen Geschichte.