Das wahre Gesicht der Milchstraße entdecken: Erforschen, wie wir das Gesamtbild der Milchstraße beschreiben

Woher wissen wir, wie die Milchstraße aussieht? -Erst im 19. Jahrhundert begannen wir, die wahre Natur unserer Galaxie zu verstehen.

Unsere Milchstraßengalaxie, Milchstraße blinzelte, mit Armen und zentralem Balken in ihren ungefähr bekannten Positionen. (Bildnachweis: Mark Garlic/Science Photo Library/Getty Images)

Während unsere Teleskope einige wirklich atemberaubende Bilder der Milchstraße aufgenommen haben, haben Astronomen nur eine vage Vorstellung von unserer Heimatgalaxie. Es war eine Menge Arbeit, diese Skizze überhaupt zu erstellen, und es ist erstaunlich, was wir aus unserer begrenzten Perspektive lernen konnten. Von der Erdoberfläche aus erscheint die Milchstraße für das bloße Auge als ein sich über den Himmel erstreckendes Tarnband.

Während Astronomen und Philosophen lange über die wahre Natur und Lage der Milchstraße debattierten, war der große Astronom, Physiker und Allround-Genie Galileo der Erste, der die wahre Natur der Milchstraße entdeckte: unzählige Sterne, die so klein sind, dass ihr Licht miteinander verschmilzt. Mitte des 17. Jahrhunderts vermutete der Philosoph Immanuel Kant richtig, dass die Milchstraße eine rotierende Scheibe aus Sternen ist und dass sie uns wie ein Band erscheint, weil wir in diese Scheibe eingebettet sind. Jahrzehnte später versuchte der Astronom William Herschel, das Universum zu kartieren, allerdings mit begrenztem Erfolg.

Erst im frühen 20. Jahrhundert begannen wir, die wahre Natur der Milchstraße zu entschlüsseln. Damals entdeckte der Astronom Edwin Hubble, dass es sich beim Andromedanebel in Wirklichkeit um die Andromedagalaxie handelte, ein Millionen Lichtjahre entferntes „Inseluniversum“. Die Milchstraße ist mehr als nur eine Scheibe aus nahegelegenen Sternen. Sie bildet den größten Teil unserer eigenen Milchstraße, daher ist unsere Galaxie nach diesem bekannten Himmelselement benannt. Beobachtungen anderer Galaxien helfen uns dabei, das Aussehen unserer Heimatgalaxie zusammenzufügen. Die meisten Scheibengalaxien haben Spiralarme und eine dichte zentrale Ausbuchtung. Daher ist es naheliegend anzunehmen, dass auch die Milchstraße diese Merkmale aufweist. Doch die Milchstraße direkt zu kartieren, ist eine äußerst anspruchsvolle Aufgabe. Erstens ist er riesig – an seiner breitesten Stelle misst er etwa 100.000 Lichtjahre.

- Zwischen 100 und 400 Milliarden Sterne, Hunderttausende von Sternentstehungsgebieten und unzählige Planeten, Schwarze Löcher, Neutronensterne und mehr. Daher erfordert die Untersuchung auch nur eines kleinen Teils der Milchstraße enorme Ressourcen. Dann gibt es Staub. Im interstellaren Raum hat Staub die störende Eigenschaft, Licht zu dämpfen und zu streuen. Da wir in die Milchstraße eingebettet sind, wird unsere Sicht umso mehr durch Staub getrübt, je weiter wir blicken. Selbst die leistungsstärksten Teleskope der Welt können Regionen auf der anderen Seite einer Galaxie nicht direkt untersuchen.

Die Arme der Milchstraße am Nachthimmel. (Bildquelle: Getty Images)

Um die Milchstraße zu kartieren, verwenden Forscher viele Arten von Beobachtungen und kombinieren diese mit Vergleichen anderer Galaxien und ausgeklügelten theoretischen Modellen, um ein vollständiges Bild zu erstellen. Kugelsternhaufen umkreisen beispielsweise das Zentrum der Milchstraße in einer annähernd sphärischen Anordnung. Indem wir ihre Positionen im dreidimensionalen Raum aufzeichnen, können wir herausfinden, wo sich das Zentrum befindet – etwa 25.000 Lichtjahre entfernt.

Wir können auch die Bewegung des Sterns untersuchen, während er das Zentrum umkreist, und unser Verständnis der Schwerkraft nutzen, um zu modellieren, wie der Kern aussieht. Dank dieser Technik glauben wir, dass unsere Galaxie eine Balkenspirale ist, deren Kern länglich, vielleicht sogar erdnussförmig ist. Dies wurde durch Beobachtungen bestätigt, die zeigten, dass ein bestimmter Typ roter Riesensterne in der Nähe des Kerns in zwei Gruppen unterteilt ist und das Infrarotlicht vom Kern symmetrisch ist. Die 2013 gestartete Raumsonde Gaia hat eine Hauptaufgabe: Sie soll eine Zählung möglichst vieler Sterne durchführen und dabei ihre Entfernungen, Bewegungen, Helligkeiten und Farben aufzeichnen. Bisher hat die Mission fast zwei Milliarden Sterne katalogisiert. Das ist zwar beeindruckend, stellt aber immer noch nur etwa ein Prozent aller Sterne in der Milchstraße dar.

Dennoch steht den Astronomen dadurch eine riesige Informationsquelle über die lokalen Regionen unserer eigenen Milchstraße zur Verfügung. Diese Daten liefern nicht nur eine genaue Karte unserer eigenen galaktischen Nachbarschaft, sondern können auch als Grundlage für den Vergleich und die Gegenüberstellung anderer, enger gefasster, aber gründlicherer Untersuchungen verwendet werden, um nach verdächtigen Dingen zu suchen, die uns bei der Erstellung einer umfassenderen Karte der Galaxie helfen könnten.

Trotz ihres auffälligen Aussehens sind sie nur etwa 10 % dichter als ihre Umgebung. Stattdessen sind sie optisch beeindruckend, da es sich um aktive Sternentstehungsgebiete handelt, in denen sich viele neu entstandene große, helle Sterne befinden. Da wir über eine detaillierte Karte unseres lokalen galaktischen Bereichs verfügen, in dem sich nicht ausschließlich aktiv Sterne bilden, können wir nach höheren Konzentrationen von Sternentstehung suchen, um die Spiralarme zu skizzieren. Durch diese Techniken wissen wir, dass die Milchstraße mindestens zwei markante Spiralarme hat, die an einem massiven S-förmigen zentralen Balken oder erdnussförmigen Kern verankert sind.

Darüber hinaus sind die Dinge jedoch etwas unklar. Die Galaxie verfügt möglicherweise über zwei zusätzliche, mäßig starke Arme oder ist lediglich ein Wirrwarr aus Ausläufern und Ästen. Jede „Karte“ der Milchstraße, die Sie finden, basiert größtenteils auf Vermutungen und wird sich wahrscheinlich alle paar Jahre ändern, da wir unsere Technologie verbessern und ein besseres Verständnis erlangen.

Von: Paul Sutter

FY: He Danhuai

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