Astronomie: Dunkle Begleitgalaxie der Milchstraße entdeckt

Unsichtbare Galaxien: Forscher haben das Vorhandensein von kleinen Zwerggalaxien nachgewiesen, die aus großen Mengen Dunkler Materie bestehen und schwer zu beobachten sind. Sie nutzten die Gravitationskraft der Galaxien aus.

Artikel veröffentlicht am 10. Februar 2015, 15:55 Uhr, Florian Freistetter/Scienceblog

Blick in die Sterne (Bild: Ian Waldie/Getty Images)

Astronomen haben die Existenz von Galaxien nachgewiesen, die eigentlich nicht zu sehen sind. Sie haben offenbar eine dunkle Begleitgalaxie unserer Milchstraße entdeckt: die Galaxie X. Dafür haben sie eine neue Methode angewandt, um Zwerggalaxien zu beobachten, die aus großen Mengen Dunkler Materie bestehen. Das ist naturgemäß schwer: Dunkle Materie leuchtet ja nicht, sondern macht sich nur durch ihre Gravitationskraft bemerkbar. Den gängigen kosmologischen Theorien zufolge spielt die Dunkle Materie bei der Entstehung von Galaxien eine große Rolle; sie bilden sich dort, wo sich zuvor schon riesige Wolken Dunkler Materie versammelt haben.

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Die vier entdeckten Cepheiden und die beobachtete Veränderung ihrer Helligkeit (Bild: Chakrabarti et al, 2015)

Die Theorie sagt aber auch voraus, dass Galaxien wie unsere Milchstraße von vielen kleineren Satellitengalaxien umgeben sein sollten. Solche Zwerggalaxien sind bekannt - die prominenten Magellanschen Wolken des Südhimmels gehören beispielsweise dazu. Aber es sollte eigentlich mehr geben, als bisher beobachtet. Die fehlenden Zwerggalaxien könnten so klein und lichtschwach sein, dass sie bis jetzt immer übersehen wurden.

Mit der neuen Methode der Astrophysikerin Sukanya Chakrabarti und ihrer Kollegen wird nun der Einfluss berücksichtigt, den Galaxien aufeinander haben können. Kommen sich zwei Galaxien nahe, dann können die Gravitationskräfte dafür sorgen, dass das interstellare Gas gestört wird. Die Gaswolken zwischen den Sternen reagieren auf gravitative Störungen sehr sensibel. Chakrabarti konnte nachweisen, dass man aus der Beobachtung der Störungen die Bewegung und Eigenschaften der störenden Galaxien rekonstruieren kann.

Vier Cepheiden entdeckt

Auf diese Weise hat Chakrabarti nun offenbar eine bisher unbekannte Begleitgalaxie gefunden. In ihrer Arbeit ("Clustered Cepheid Variables 90 kiloparsec from the Galactic Center") beschreiben Chakrabarti und ihre Kollegen, wie sie Archivdaten des Vista-Teleskops der Europäischen Südsternwarte ausgewertet haben. Dabei fanden sie vier enorm weit entfernte Cepheiden. So nennt man eine ganz spezielle Art von veränderlichen Sternen, die in der Geschichte der Astronomie eine wichtige Rolle gespielt haben und immer noch spielen.

Cepheiden verändern ihre Helligkeit auf eine ganz bestimmte Art und Weise, die von ihrer absoluten Helligkeit abhängt - der Helligkeit also, die ein Stern wirklich hat und nicht der scheinbaren Helligkeit, mit der er uns auf der Erde aufgrund seiner Entfernung erscheint. Kennt man die absolute Helligkeit und die scheinbare Helligkeit, kann man daraus problemlos den Abstand berechnen; etwas, das bei anderen Sternen nicht immer so problemlos funktioniert.

Die vier von Chakrabarti und ihren Kollegen gefundenen Cepheiden sind alle ungefähr 300.000 Lichtjahre weit von der Erde entfernt. Damit müssen sie außerhalb unserer Milchstraße liegen, die ja nur knapp 100.000 Lichtjahre misst. 300.000 Lichtjahre Entfernung sind aber auch genau die Distanz, die von den Astronomen damals als Abstand für die hypothetische dunkle Begleitgalaxie der Milchstraße vorhergesagt worden ist.

Cepheiden könnten auch Teile von Sternströmen sein

Natürlich könnte es sich bei den Cepheiden auch um Teile sogenannter Sternströme handeln. Die entstehen, wenn eine Satellitengalaxie der Milchstraße zu nahe kommt und durch die Gezeitenkräfte quasi auseinandergerissen wird. Die Sterne verteilen sich dann über die ganze Gegend, bevor sie irgendwann mit der Milchstraße verschmelzen. In der fraglichen Region sind allerdings keine Sternströme bekannt.

Die Analyse von Chakrabarti zeigt auch, dass es äußerst unwahrscheinlich ist, dass die vier Cepheiden nicht Teil einer eigenen Galaxie sind. Sie befinden sich alle im gleichen Bereich des Himmels, und diese Konzentration kann eigentlich nur durch die Anwesenheit einer kleinen und Dunklen Galaxie erklärt werden. Es werden jetzt weitere gezielte Beobachtungen mit guten Instrumenten nötig sein, um die Ausmaße der Begleitgalaxie zu vermessen und ihre Eigenschaften zu bestimmen.

Der Artikel erschien zuerst auf scienceblogs.de. Der Autor Florian Freistetter promovierte am Institut für Astronomie der Universität Wien und hat danach an der Sternwarte der Universität Jena und dem Astronomischen Rechen-Institut in Heidelberg als Astronom gearbeitet. Zurzeit lebt er in Jena, bloggt über Wissenschaft und schreibt Bücher.