Astronomie: Milchstraße hat viel weniger Masse als bislang angenommen

Das Gaia-Weltraumteleskop der Esa vermisst die Milchstraße im Detail. Die Daten liefern spannende Einblicke, unter anderem zur dunklen Materie in unserer Galaxie.

Artikel veröffentlicht am 18. Oktober 2023, 11:30 Uhr, Patrick Klapetz

Eine künstlerische Darstellung des Esa-Weltraumteleskops Gaia und im Hintergrund zeigt sich die Milchstraße. (Bild: ESA/ATG medialab, ESO/S. Brunier)

Unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße, könnte weitaus weniger dunkle Materie enthalten, als die astronomische Fachwelt bisher angenommen hat. Das zumindest würde erklären, warum die vom Weltraumteleskop Gaia der europäischen Raumfahrtbehörde Esa gemessene Masse viel geringer ausfällt.

Die Gesamtmasse der Milchstraße soll bei nur 200 Milliarden Sonnenmassen statt 1,5 Billionen liegen. Die herkömmliche Materie beläuft sich nach derzeitigen Kenntnissen auf 60 Milliarden Sonnenmassen. Somit könnten nur rund zwei Drittel auf dunkle Materie zurückzuführen sein. Bisher wurde davon ausgegangen, dass es sechsmal so viel dunkle wie normale (und damit sichtbare) Materie gibt.

Viele neue Erkenntnisse über die Milchstraße

Ein Forschungsteam des Observatoriums Paris hat seine Erkenntnisse dazu kürzlich veröffentlicht und damit den dritten Datensatz von Gaia mit der Öffentlichkeit geteilt.

Demnach wurde im Kugelsternhaufen Omega Centauri eine halbe Million neuer Sterne entdeckt, es wurden 381 mögliche Gravitationslinsen gefunden (die Ablenkung von Licht durch große Massen) und der größte Datensatz von roten Riesensternen zusammengestellt. Zudem wurden die Umlaufbahnen von 150.000 Asteroiden im Sonnensystem vermessen und damit um das 20-Fache präziser berechnet, als es mit bisherigen Daten möglich war.

Mit dem Datensatz ist die bisher genaueste Rotationskurve (Zusammenhang zwischen der Bahngeschwindigkeit ihrer Sterne und deren Abstand vom Galaxiezentrum) für eine Spiralgalaxie erstellt worden. Normalerweise sind diese Kurven flach – was in diesem Datensatz aber anders ist. Anhand der Daten zeigt sich, dass die Rotationsgeschwindigkeit von Sternen mit zunehmendem Abstand zum Zentrum der Milchstraße abnimmt.

Damit folgen sie zwar dem dritten Kepler'schen Gesetz (die Quadrate der Umlaufzeiten zweier Planeten verhalten sich zueinander wie die dritten Potenzen der großen Halbachsen ihrer Bahnellipsen). Dennoch verhalten sie sich anders als Sterne in anderen Galaxien. Dort wurde diese Abnahme bisher nicht beobachtet.

Die Milchstraße scheint sich somit stark von anderen untersuchten Galaxien zu unterscheiden. Jedoch weise unsere Heimat auch eine vergleichsweise ruhige Geschichte auf, berichtet das Forschungsteam. Die letzte größere Kollision mit einer anderen Galaxie liege bei der Milchstraße nämlich deutlich weiter zurück als bei anderen Galaxien. Ein weiterer Unterschied: Andere Galaxien würden aus der Ferne heraus beobachtet und Gaia befinde sich für die Untersuchung der Milchstraße mittendrin.

Zur Studie

Die Studie wurde am 27. September 2023 im Fachmagazin Astronomy and Astrophysics veröffentlicht: Detection of the Keplerian decline in the Milky Way rotation curve (Nachweis des Kepler'schen Rückgangs in der Rotationskurve der Milchstraße).