Neue Begleitgalaxie entdeckt

Aktuelle Modelle der Galaxieentstehung sagen voraus, dass grosse Spiralgalaxien, wie es unsere Milchstrasse oder die Andromeda Galaxie sind, mehr Begleitgalaxien haben müssen, als wir bisher entdeckt haben.

Ein Beitrag von Roger Spinner. Quelle: Universetoday/arxiv.

Darüber hinaus müssten diese Begleiter sehr viel kleiner sein als die uns derzeit Bekannten Zwerggalaxien. Ein Team von Astronomen fand vor kurzem, während der Analyse von Daten des Sloan Digital Sky Survey (SDSS), Hinweise auf eine solche neue Begleitgalaxie unserer Milchstrasse und hat deren Entdeckung nun bestätigt. Die Zahl der uns begleitenden Zwerggalaxien wächst somit auf zwölf Galaxien an.
Die mehr als 300’000 Lichtjahre entfernt gelegene Ursa Major (UMa) Zwerggalaxie, besitzt ungefähr ein Zehntel der Oberflächenhelligkeit der nächst grösseren bekannten Zwerggalaxie (im Sternbild Sextant).

Wie die Sextant-Zwerggalaxie, besitzt auch UMa eine sphärische Form. Sie gehört somit zum Galaxietyp dSph und ist in vielen Dingen vergleichbar mit Kugelsternhaufen, welche ja ebenfalls um grosse Spiralgalaxien herum anzutreffen sind. Zwerggalaxien sind viel zahlreicher als Riesengalaxien. Sie werden hauptsächlich in elliptische (dE), sphärische (dSph) und irreguläre (dIrr) Zwerggalaxien unterteilt.

Beth Willman von der New York University, Leiterin des 15-köpfigen Teams welches die SDSS Daten untersucht hat erklärt, dass Ursa Major dSph, wie schon die anderen sphärischen Begleitgalaxien, relativ alt und metallarm zu sein scheint.
Sie leuchtet 10-mal schwächer als die schwächste bisher entdeckte Begleitgalaxie. Willman’s Team ist derzeit daran weitere Beobachtungen durchzuführen und wird die dadurch gewonnenen Daten mit denen der bisher schon bekannten Begleitgalaxien vergleichen.

Aufnahme von LEO 1, einer mit Ursa Major dSph vergleichbaren uns begleitende sphärischen Zwerggalaxie.
(Foto: David Malin, Anglo-Australian Observatory (AAO) )

UMa wurde während einer gezielten Suche nach Begleitgalaxien entdeckt. Die Galaxie machte sich als schwache statistische Fluktuation in der Anzahl roter Sterne in diesem Himmelsausschnitt bemerkbar.

Alle Galaxien, wie Kugelsternhaufen übrigens auch, besitzen eine grosse Anzahl verschiedener Sterntypen in ihrem Aufbau. Dieses Spektrum reicht von jungen, massereichen, sehr kurzlebigen blauen Giganten, über länger lebende, weniger massereiche und meist schwächere gelbe Sternen mittleren Alters (wie unsere Sonne), bis hin zu alten, mässig hellen, Roten Giganten. Antares im Sternbild Skorpion oder Beteigeuze im Sternbild Orion sind klassische Vertreter dieser alten Gattung roter Überriesen. Bei der Suche nach nahe gelegenen Zwerggalaxien spielt diese Kategorie von Sternen eine besondere Rolle. Rote Überriesen sind gerade noch hell genug, um von den automatischen Teleskopen wie dem SDSS, sogar in mehreren hunderttausend Lichtjahren entfernten Galaxien, entdeckt, spektroskopisch identifiziert und gezählt zu werden.

Sind die Daten des SDSS erst einmal verfügbar, können Teams, wie das von Beth Willman, die Daten auf eine erhöhte Konzentration dieses Sterntyps hin untersuchen. Finden sie eine entsprechende Konzentration, so kann dies ein erster Hinweis auf die Existenz einer uns begleitenden Zwerggalaxie oder eines Kugelsternsternenhaufens sein. Wird eine solche Entdeckung gemacht, kann diese Himmelsgegend anschliessend von empfindlicheren Instrumenten in anderen Observatorien detaillierter untersucht werden.

Als die ersten Daten darauf schliessen liessen, dass die UMa Zwerggalaxie möglicherweise existieren könnte, wurde die Wide-Field Camera des 2,5 Meter Isaac Newton Teleskops (INT) auf den Kanarischen Inseln dazu verwendet, um ein erstes Bild der Galaxie zu erhalten.

Das 2,5 Meter Teleskop des Sloan Digital Sky Survey (SDSS)
(Foto: SDSS)

Die Daten des Isaac Newton Teleskops wurden mit den Daten des SDSS kombiniert und zeigten dabei zum ersten Mal die wahre Struktur UMa’s.

Obwohl die Absolute Helligkeit kleinerer Zwerggalaxien durchaus mit der, der hellsten Kugelsternhaufen verglichen werden kann, gibt es einen entscheidenden Unterschied zwischen grossen Kugelsternhaufen und kleinen Zwerggalaxien. Die UMa Galaxie ist etwa zehn Mal so gross wie der grösste uns bekannte Kugelsternhaufen. Ein Grossteil ihrer Masse besteht jedoch aus nicht stellarer „Dunkler Materie“, währenddem bei einem Kugelsternhaufen nahezu die gesamte Masse aus Sternen besteht. Da UMa gross, aber nicht gerade sehr hell ist, wurde sie von Willman’s Team als Zwerggalaxie klassifiziert.

Aus kosmologischer Sicht, spielen Begleitgalaxien wie Ursa Major dSph eine wichtige Rolle bei der Entstehung der vielen grossen, mittleren und kleineren Strukturen im Universum. Spiralgalaxien wie unsere Milchstrasse oder die Andromeda Galaxie, bilden ausgedehnte Gruppen von Galaxien. Diese Ansammlungen werden auch Galaxien-Gruppen oder Galaxienhaufen genannt. Unsere eigene Gruppe, die so genannte Lokale Gruppe ist eher klein in ihrer Ausdehnung und nicht sehr Massereich, verglichen mit anderen Galaxienhaufen. Ihre beiden grössten Mitglieder, die Milchstrasse und die Andromedagalaxie sind für Spiralgalaxien zwar relativ gross, im Vergleich mit den grössten bekannten Galaxien, den riesigen elliptischen Galaxien, fällt ihre Grösse doch eher bescheiden aus. Ansammlungen von elliptischen Galaxien bilden die grössten uns bekannten Strukturen im Universum. Solche Haufen bestehen teilweise aus mehreren tausend dieser grossen Galaxien.

Unsere lokale Gruppe besteht dagegen gerade einmal aus einigen dutzend Mitgliedern. Die kleinste Formation innerhalb der lokalen Gruppe besteht aus der Milchstrasse und ihrem Gefolge. Dazu zählen die beiden Magellanschen Wolken und nun, mittlerweile zwölf sphärische Zwerggalaxien.

Eine sehr gute englischsprachige Übersicht über die Lokale Gruppe findet sich hier.

In ihrem Forschungsbericht erklären Beth Willman und ihr Team weiter, dass UMa bereits sehr nahe am Limit dessen ist, was wir heute mit unseren Instrumenten überhaupt entdecken können. Eine grosse Anzahl weiterer Zwerggalaxien, ähnlich wie Ursa Major dSph, könnten noch um die ganze Galaxis herum verteilt sein. Es ist zu erwarten, dass mit unseren heutigen Instrumenten noch zusätzliche 8-9 Zwerggalaxien entdeckt werden können. Dies würde diese Modelle der Galaxieentstehung ausschliessen, die keine derart hohe Anzahl kleiner Zwerggalaxien vorhersagen. Die Entdeckung von UMa ist somit ein wichtiger Schritt hin zu einem besseren Verständnis der Vorgänge die zur Entstehung unserer Galaxis geführt haben.

Weiterführende Websites:

Original Veröffentlichung von Beth Willman (engl.)

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