Quelle: ESA/Science&Exploration/SpaceScience/Gaia, 30. September 2025

Seit etwa hundert Jahren wissen wir, dass sich die Sterne der Galaxie um ihr Zentrum drehen, und Gaia hat ihre Geschwindigkeiten und Bewegungen gemessen. Seit den 1950er Jahren wissen wir, dass die Scheibe der Milchstraße verbogen ist. Im Jahr 2020 entdeckte Gaia dann, dass diese Scheibe im Laufe der Zeit wackelt, ähnlich wie die Bewegung eines Kreisels.
Und nun ist klar geworden, dass eine große Welle die Bewegung der Sterne in unserer Galaxie über Entfernungen von Zehntausenden von Lichtjahren von der Sonne aus beeinflusst. Wie ein Stein, der in einen Teich geworfen wird und Wellen nach außen ausbreitet, erstreckt sich diese galaktische Welle von Sternen über einen großen Teil der äußeren Scheibe der Milchstraße.

Die unerwartete galaktische Welle ist in der rechten Abbildung dargestellt. Hier sind die Positionen Tausender heller Sterne in Rot und Blau auf den Gaia-Karten der Milchstraße eingezeichnet.
Auf dem linken Bild betrachten wir unsere Galaxie von „oben“. Auf der rechten Seite sehen wir einen vertikalen Ausschnitt der Galaxie und betrachten die Welle von der Seite. Diese Perspektive zeigt, dass sich die „linke” Seite der Galaxie nach oben und die „rechte” Seite nach unten krümmt (dies ist die Verformung der Scheibe). Die neu entdeckte Welle ist in Rot und Blau dargestellt: In den roten Bereichen liegen die Sterne oberhalb und in den blauen Bereichen unterhalb der verformten Scheibe der Galaxie.
Auch wenn kein Raumschiff über unsere Galaxie hinausfliegen kann, ermöglicht die einzigartig genaue Sicht von Gaia – in allen drei räumlichen Richtungen (3D) plus drei Geschwindigkeiten (auf uns zu und von uns weg sowie quer über den Himmel) – Wissenschaftlern die Erstellung dieser Karten von oben und von der Seite.
Daraus lässt sich erkennen, dass sich die Welle über einen großen Teil der galaktischen Scheibe erstreckt und Sterne in einer Entfernung von mindestens 30.000 bis 65.000 Lichtjahren vom Zentrum der Galaxie beeinflusst (zum Vergleich: Die Milchstraße hat einen Durchmesser von etwa 100.000 Lichtjahren).
„Was dies noch faszinierender macht, ist unsere Fähigkeit, dank Gaia auch die Bewegungen von Sternen innerhalb der galaktischen Scheibe zu messen“, sagt Eloisa Poggio, Astronomin am Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) in Italien, die das Team von Wissenschaftlern leitete, das die Welle entdeckt hat.
„Das Faszinierende daran ist nicht nur das visuelle Erscheinungsbild der Wellenstruktur im 3D-Raum, sondern auch ihr wellenartiges Verhalten, wenn wir die Bewegungen der Sterne innerhalb dieser Struktur analysieren.“

Die Bewegungen der Sterne werden durch die weißen Pfeile in der links abgebildeten Seitenansicht der Milchstraße sichtbar gemacht. Auffällig ist, dass das Wellenmuster der vertikalen Bewegungen (dargestellt durch die Pfeile) gegenüber dem Wellenmuster, das durch die vertikalen Positionen der Sterne gebildet wird (angezeigt durch die Farben Rot/Blau), leicht horizontal verschoben ist.
„Dieses beobachtete Verhalten entspricht unseren Erwartungen an eine Welle“, erklärt Eloisa.
Stellen Sie sich eine „Welle“ vor, die von einer Menschenmenge in einem Stadion gemacht wird. Da galaktische Zeiträume viel länger sind als unsere, stellen Sie sich vor, Sie würden diese Stadionwelle in der Zeit eingefroren sehen, ähnlich wie wir die Milchstraße beobachten. Einige Personen würden aufrecht stehen, andere hätten sich gerade hingesetzt (als die Welle vorbeizog) und wieder andere würden sich darauf vorbereiten, aufzustehen (wenn die Welle sich ihnen nähert).
In dieser Analogie entsprechen die aufrecht stehenden Personen den rot gefärbten Bereichen in unseren Frontal- und Randkarten. Und wenn wir die Bewegungen betrachten, sind die Personen mit den größten positiven vertikalen Bewegungen (dargestellt durch die größten weißen Pfeile, die nach oben zeigen) diejenigen, die gerade beginnen aufzustehen, bevor die Welle sie erreicht.
Eloisa und ihre Kollegen konnten diese überraschende Bewegung aufspüren, indem sie die genauen Positionen und Bewegungen junger Riesenstern und Cepheidensterne untersuchten. Dabei handelt es sich um Sternarten, deren Helligkeit sich auf vorhersehbare Weise verändert und die mit Teleskopen wie Gaia über große Entfernungen hinweg beobachtet werden können.
Da sich junge Riesenstern und Cepheiden mit der Welle bewegen, vermuten die Wissenschaftler, dass auch das Gas in der Scheibe an dieser großräumigen Welle beteiligt sein könnte. Es ist möglich, dass junge Sterne die Erinnerung an die Welleninformationen aus dem Gas selbst, aus dem sie entstanden sind, bewahren.
Die Wissenschaftler kennen den Ursprung dieser galaktischen Erschütterungen nicht. Eine mögliche Erklärung könnte eine frühere Kollision mit einer Zwerggalaxie sein, aber sie müssen dies noch weiter untersuchen.

Die große Welle könnte auch mit einer kleineren Wellenbewegung in Verbindung stehen, die 500 Lichtjahre von der Sonne entfernt beobachtet wurde und sich über 9000 Lichtjahre erstreckt, der sogenannten Radcliffe-Welle.
„Die Radcliffe-Welle ist jedoch ein viel kleineres Filament und befindet sich in einem anderen Teil der Galaxienscheibe als die in unserer Arbeit untersuchte Welle (viel näher an der Sonne als die große Welle). Die beiden Wellen können miteinander in Verbindung stehen oder auch nicht. Deshalb möchten wir weitere Forschungen durchführen“, fügt Eloisa hinzu.
„Die bevorstehende vierte Datenveröffentlichung von Gaia wird noch genauere Positionen und Bewegungen der Sterne der Milchstraße enthalten, darunter auch variable Sterne wie Cepheiden. Dies wird Wissenschaftlern helfen, noch bessere Karten zu erstellen und damit unser Verständnis dieser charakteristischen Merkmale unserer Heimatgalaxie zu verbessern“, sagt Johannes Sahlmann, Gaia-Projektwissenschaftler der ESA.

„The great wave: Evidence of a large-scale vertical corrugation propagating outwards in the Galactic disc” von E. Poggio et al. wurde in der Fachzeitschrift Astronomy and Astrophysics veröffentlicht. https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2025/07/aa51668-24/aa51668-24.html

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• GAIA

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Quelle: Ludwig-Maximilians-Universität München 21. Februar 2024.

München, 21. Februar 2024 – Haben Sie in Ihrer Nachbarschaft auch schon einmal einen „neuen“ Ort entdeckt, ein nettes Café oder einen hübschen Garten vielleicht, und dann gemerkt, dass es den schon lange gibt und Sie nur nie richtig geschaut haben? So ging es den Astrophysikerinnen und Astrophysikern, die vor vier Jahren in der Nachbarschaft der Sonne zufällig eine gigantische zusammenhängende, wellenförmige Gasstruktur entdeckt haben. Die sogenannte Radcliffe-Welle ist eine von Sternentstehungsgebieten durchwirkte gewellte Gaskette, die sich über das halbe Firmament erstreckt: entlang dem Sternenband der Milchstraße von der Konstellation Cygnus bis hin zum Orion sowie 500 Lichtjahre ober- und unterhalb der galaktischen Scheibe. In einer neuen, im Fachjournal Nature publizierten Arbeit zeigten die Forschenden nun, dass diese wellenförmige Gaskette tatsächlich um die Ebene der Milchstraße oszilliert und vom Zentrum unserer Galaxis wegdriftet.

Unsere galaktische Nachbarschaft in 3D
Wir befinden uns mitten in der Stern- und Gasscheibe des Milchstraßensystems; eine Außenansicht unserer Heimatgalaxie werden wir daher nie erhalten. Aber wir können ein Bild unserer galaktischen Nachbarschaft von innen her erstellen und so die Gestalt der Milchstraße bestimmen. Ein internationales Team von Forschenden der Harvard University, der LMU und der Universität Wien unternahm eine erneute Analyse der Daten des Europäischen Weltraumteleskops GAIA, das seit über zehn Jahren mit außerordentlicher Genauigkeit die Bewegung der Sterne des Milchstraßensystems kartiert. Mit zusätzlichen Messungen von absorbiertem Sternenlicht gelang ihnen eine tomographische Rekonstruktion der dreidimensionalen galaktischen Staubverteilung. Zusammen mit den von GAIA gemessenen Sternbewegungen errechneten sie so eine dynamische 3D-Karte aller benachbarten Sterngruppen und Gaswolken.

Am zweidimensionalen Nachthimmel ist die Welle unsichtbar. Erst die neue 3D-Technik zur Kartierung von interstellaren Wolken hatte in früheren Untersuchungen das gewaltige Wellenmuster enthüllt. Das für die neue Arbeit vom Harvard-Doktoranden Ralf Konietzka (zuvor Student im Elite-Masterstudiengang Theoretische und Mathematische Physik (TMP) an der LMU) angeführte internationale Entdeckerteam, darunter auch Professor Andreas Burkert, Astrophysiker an der LMU und im Exzellenzcluster ORIGINS, sowie Forschende der Universitäten Harvard und Wien, lieferte weitere Erkenntnisse: Es zeigte mithilfe der 3D-Bewegungen von jungen Haufen von Babysternen in Sonnennähe, dass die Radcliffe-Welle nicht nur wie eine Welle aussieht, sondern sich auch wie eine Welle bewegt. Mit anderen Worten: Sie oszilliert.

„Anhand der Bewegung der Baby-Sterne, die entlang der Radcliffe-Welle geboren wurden, können wir die Bewegung ihres Ursprungsgases nachverfolgen, um zu zeigen, dass die Radcliffe-Welle tatsächlich schwingt“, sagt der ehemalige LMU-Student und jetzige Harvard-Doktorand Ralf Konietzka.

Schaukelnde Babysterne
Die beobachtete Schwingung steht im Einklang mit dem, was Physikerinnen und Physiker als Wanderwelle bezeichnen. Wie bei Wellen, die sich über dem offenen Ozean ausbreiten, verschieben sich die Wellenberge und -täler der Radcliffe-Welle mit der Zeit. Die in der Welle entstehenden Babysterne schaukeln darin auf und ab und signalisieren so eine wiegende Bewegung in der galaktischen Scheibe.

Unsere Sonne befindet sich (zufällig) im Zentrum der Lokalen Blase, einem von mehreren Supernova-Ausbrüchen leer gefegten wachsenden Hohlraum, an dessen Rändern neue Sterne entstehen. Anhand der Wanderrichtung der Radcliffe-Welle lässt sich zurückverfolgen, dass der Sternhaufen, dessen Supernovae die Lokale Blase geschaffen haben, womöglich einst in einer Sternenkinderstube der Radcliffe-Welle entstanden ist.

„Die spannende Frage ist nun, wie diese große Störung entstehen konnte, die gerade an der Sonne vorbeiläuft, und was wir daraus über die Struktur und Entwicklung unserer Milchstraße lernen können“, sagt LMU-Astrophysiker Burkert.

Publikation:
R. Konietzka, A. A. Goodman, C. Zucker, A. Burkert, J. Alves, M. Foley, C. Swiggum, M. Koller, N. Miret-Roig: The Radcliffe Wave is Oscillating; Nature, 202
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07127-3

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• Die Milchstraße

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Quelle: Universität Wien 20. Februar 2024.

20. Februar 2024 – Erst vor wenigen Jahren entdeckte ein internationales Team von den Universitäten Wien und Harvard rund um den Astrophysiker João Alves (Universität Wien) Erstaunliches: In der Nachbarschaft unserer Sonne existiert eine riesige, wellenförmige, zusammenhängende Kette an Gaswolken, die entlang des Spiralarms unserer Galaxie Sternhaufen bildet – genannt Radcliffe-Welle. Bisher gab es jedoch ungelöste Fragen über jene Struktur. Nun berichten Alves und seine Kolleg*innen aus Harvard und der LMU München, dass die Radcliffe-Welle nicht nur wie eine Welle aussieht, sondern sich auch so bewegt. Die Forschungsergebnisse sind aktuell im renommierten Fachmagazin Nature erschienen.

Vor einigen Jahren enthüllten Astronom*innen der Universität Wien und der Universität Harvard eines der größten Geheimnisse der Milchstraße, als sie die Radcliffe-Welle entdeckten. Die Radcliffe-Welle ist eine 9.000 Lichtjahre lange, wellenförmige, zusammenhängende Kette an Gaswolken, die entlang des Spiralarms unserer Galaxie existiert und nur 500 Lichtjahre von unserer Sonne entfernt ist. Eine damals erstellte 3D-Staubkarte belegte zwar deutlich die Existenz der Radcliffe-Welle, darüber hinaus konnte aus den Daten jedoch nichts erhoben werden. Nun nutzte das internationale Team neue Daten der Gaia-Mission, um dem jungen Sternhaufen der Radcliffe-Welle 3D-Bewegungen zuzuordnen. „So konnten wir schließlich zeigen, dass die gesamte Radcliffe-Welle tatsächlich wellenförmig ist und sich auch als Wanderwelle bewegt“, erklärt Astrophysiker João Alves von der Universität Wien. Eine Wanderwelle ist dasselbe Phänomen, das wir in einem Sportstadion sehen, wenn Menschen nacheinander aufstehen und sich hinsetzen, um eine Welle auszulösen. Ebenso bewegen sich die Sternhaufen entlang der Radcliffe-Welle auf und ab und erzeugen dabei ein Muster, welches durch unseren galaktischen Garten wandert – sie oszillieren.

„Indem wir die Bewegung der jungen Sterne, die erst vor kurzem aus Gaswolken entlang der Radcliffe-Welle geboren wurden, untersucht haben, konnten wir die Bewegung des Gases, aus denen sie geboren wurden, verfolgen und zeigen, dass sich die Radcliffe-Welle tatsächlich wellt“, erklärt Ralf Konietzka, leitender Autor der Studie und Doktorand in Harvard.

„Das war die letzte offene Frage bezüglich des physikalischen Status der Radcliffe-Welle“, erklärt Alves. „Es ist in der Tat eine physikalisch oszillierende titanische Gaswelle in der Nähe unserer Sonne. Die Radcliffe-Welle kann nun, da wir verstehen, wie sie physikalisch funktioniert, unser Labor im Weltall sein und uns so zu weiteren Erkenntnissen verhelfen.“ So bereits eine erste spannende Ableitung daraus: „Die Art der Oszillation der Welle deutet darauf hin, dass es keine signifikante Menge an dunkler Materie in unserer galaktischen Nachbarschaft gibt“, so Alves.

Das neu gewonnene Verständnis für das Verhalten der Radcliffe-Welle ermöglicht es den Forscher*innen, nun ihre Aufmerksamkeit auf noch herausfordernde Fragen zu richten: Etwa ist noch ungeklärt, wie die Radcliffe-Welle entstanden ist und warum sie sich so wellt, wie sie es tut.

Darüber hinaus wirft die Entdeckung der Oszillation neue Fragen auf: Wie viele solcher Wellen gibt es in der Milchstraße und in anderen Galaxien? Die aktuellen Daten deuten außerdem daraufhin, dass die Radcliffe-Welle das „Rückgrat“ unseres nächsten Spiralarms in der Milchstraße bildet, da sie fast die Hälfte der Länge und rund ein Fünftel der Breite des lokalen Spiralarms ausmacht. Könnte die Bewegung der Welle also auch implizieren, dass Spiralarme von Galaxien im Allgemeinen oszillieren? „Das würde unser Verständnis von Galaxien auf spannende Art vertiefen, denn dann wären sie noch dynamischer als bisher angenommen“, so Alves. All das wird Inhalt weiterer Studien sein, „die gute Zusammenarbeit zwischen der Universität Wien und der Universität Harvard in diesem Bereich wird noch einige spannende Ergebnisse bringen“, sagt Alves.

Originalpublikation:
Ralf Konietzka, João Alves et al.: ‚The Radcliffe Wave is Oscillating‘
DOI: 10.1038/s41586-024-07127-3
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07127-3

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• Die Milchstraße

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