Bisher beste 3D-Karte der zentralen Ausbuchtung der Milchstraße

Zwei Gruppen von Astronomen haben Daten von ESO-Teleskopen verwendet, um die bisher beste dreidimensionale Karte der zentralen Teile der Milchstraße zu erstellen. Sie haben festgestellt, dass die inneren Regionen aus einigen Blickwinkeln ein erdnussähnliches oder X-förmiges Aussehen annehmen. Diese seltsame Form wurde mithilfe öffentlicher Daten des VISTA-Durchmusterungsteleskops der ESO zusammen mit Messungen der Bewegungen Hunderter sehr schwacher Sterne in der zentralen Ausbuchtung kartiert.


Künstlerische Darstellung der zentralen Ausbuchtung der Milchstraße

Der Eindruck dieses Künstlers zeigt, wie die Milchstraße fast vom Rand aus gesehen und aus einer ganz anderen Perspektive als wir von der Erde aus aussehen würden. Die zentrale Ausbuchtung zeigt sich als erdnussförmige leuchtende Sternenkugel und die Spiralarme und die dazugehörigen Staubwolken bilden ein schmales Band. Bildnachweis: ESO/NASA/JPL-Caltech/M. Kornmesser/R. Verletzt

Einer der wichtigsten und massivsten Teile der Galaxie ist der galaktische Bulge. Diese riesige zentrale Wolke von etwa 10 000 Millionen Sternen erstreckt sich über Tausende von Lichtjahren, aber ihre Struktur und ihr Ursprung waren nicht gut verstanden.


Leider ist die Sicht auf diese zentrale Region – in einer Entfernung von etwa 27 000 Lichtjahren – von unserem Standpunkt innerhalb der galaktischen Scheibe stark durch dichte Gas- und Staubwolken verdeckt. Astronomen können die Ausbuchtung nur dann gut sehen, wenn sie längerwelliges Licht wie Infrarotstrahlung beobachten, das die Staubwolken durchdringen kann.

Frühere Beobachtungen der 2MASS-Infrarot-Himmelsdurchmusterung hatten bereits angedeutet, dass die Ausbuchtung eine mysteriöse X-förmige Struktur hatte. Jetzt haben zwei Wissenschaftlergruppen neue Beobachtungen von mehreren Teleskopen der ESO verwendet, um einen viel klareren Blick auf die Struktur der Ausbuchtung zu erhalten.

Das Galaktische Zentrum und die Ausbuchtung über dem 3,6-Meter-Teleskop der ESO

Das Galaktische Zentrum und die Ausbuchtung über dem 3,6-Meter-Teleskop der ESO

Die erste Gruppe vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) in Garching, Deutschland, nutzte die VVV-Nah-Infrarot-Durchmusterung [1] des VISTA-Teleskops am Paranal-Observatorium der ESO in Chile (eso1101, eso1128, eso1141, eso1242, eso1309 ). Diese neue öffentliche Umfrage kann 30-mal schwächere Sterne erfassen als frühere Bulge-Surveys. Das Team identifizierte insgesamt 22 Millionen Sterne, die zu einer Klasse von Roten Riesen gehören, deren bekannte Eigenschaften eine Berechnung ihrer Entfernungen erlauben [2].




„Die Tiefe des VISTA-Sternkatalogs geht weit über die bisherigen Arbeiten hinaus und wir können die gesamte Population dieser Sterne bis auf die am stärksten verdeckten Regionen nachweisen“, erklärt Christopher Wegg (MPE), Erstautor der ersten Studie. „Aus dieser Sternenverteilung können wir dann eine dreidimensionale Karte des galaktischen Bulges erstellen. Dies ist das erste Mal, dass eine solche Karte erstellt wurde, ohne ein Modell für die Form des Bulges anzunehmen.“

„Wir stellen fest, dass die innere Region unserer Galaxie in ihrer Schale von der Seite die Form einer Erdnuss hat und von oben die Form eines stark verlängerten Balkens“, fügt Ortwin Gerhard, Co-Autor des ersten Papers und Leiter der Dynamics Group at . hinzu MPE [3]. „Es ist das erste Mal, dass wir dies in unserer eigenen Milchstraße klar sehen können, und Simulationen in unserer Gruppe und von anderen zeigen, dass diese Form charakteristisch für eine Balkengalaxie ist, die als reine Sternenscheibe begann.“

Das zweite internationale Team unter der Leitung des chilenischen Doktoranden Sergio Vásquez (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile und ESO, Santiago, Chile) verfolgte einen anderen Ansatz, um die Struktur der Ausbuchtung zu bestimmen. Durch den Vergleich von Bildern, die im Abstand von elf Jahren mit dem MPG/ESO 2,2-Meter-Teleskop aufgenommen wurden, konnten sie die winzigen Verschiebungen aufgrund der Bewegungen der Bulge-Sterne am Himmel messen. Diese wurden mit Messungen der Bewegungen derselben Sterne zur Erde hin oder von ihr weg kombiniert, um die Bewegungen von mehr als 400 Sternen in drei Dimensionen abzubilden [4].

Künstlerische Darstellung der Milchstraße (aktualisiert - kommentiert)

Diese detaillierte, kommentierte Künstlerabformung zeigt die Struktur der Milchstraße, einschließlich der Lage der Spiralarme und anderer Komponenten wie der Ausbuchtung. Diese Version des Bildes wurde aktualisiert, um die neueste Kartierung der Form der zentralen Ausbuchtung zu enthalten, die aus Vermessungsdaten des VISTA-Teleskops der ESO am Paranal-Observatorium abgeleitet wurde. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/ESO/R. Verletzt


„Dies ist das erste Mal, dass eine große Anzahl von Geschwindigkeiten in drei Dimensionen für einzelne Sterne von beiden Seiten der Ausbuchtung erhalten wurde“, schließt Vásquez. „Die Sterne, die wir beobachtet haben, scheinen entlang der Arme der X-förmigen Ausbuchtung zu strömen, während ihre Umlaufbahnen sie auf und ab und aus der Ebene der Milchstraße herausführen. Das passt alles sehr gut zu den Vorhersagen modernster Modelle!“

Die Astronomen gehen davon aus, dass die Milchstraße ursprünglich eine reine Sternenscheibe war, die vor Milliarden von Jahren einen flachen Balken bildete [5]. Der innere Teil davon wölbte sich dann, um die dreidimensionale Erdnussform zu bilden, die in den neuen Beobachtungen zu sehen war.

Anmerkungen
[1] VVV steht für VISTA-Variablen in der Via Lactea-Umfrage. Dies ist eine von sechs großen Durchmusterungen des VISTA-Teleskops. Die Daten der VVV-Umfrage werden der internationalen Wissenschaftsgemeinschaft über die ESO Science Archive Facility, die die Studie am MPE ermöglichte, öffentlich zugänglich gemacht.

[2] Rote Klumpen-Riesensterne wurden für diese Studie ausgewählt, da sie als Standardkerzen verwendet werden können: In diesem Stadium der Lebenszeit der Riesensterne ist ihre Leuchtkraft ungefähr unabhängig von ihrem Alter oder ihrer Zusammensetzung. Die Menge an Gas und Staub, die die Sterne verdunkelt, wird direkt aus den beobachteten Farben der roten Klumpensterne berechnet, so dass ihre Helligkeitsverteilung ohne Verdunkelung gemessen werden kann. Da rote Klumpensterne dann fast die gleiche intrinsische Helligkeit haben, ergibt dies ungefähre Entfernungen zu jedem Stern. Die gute räumliche Abdeckung des VVV-Surveys ermöglichte Messungen über den gesamten inneren Bereich der Milchstraße, und daraus wurde die dreidimensionale Vermessung der Struktur des Bulges konstruiert.


[3] Ähnliche Erdnussstrukturen wurden in den Ausbuchtungen anderer Galaxien beobachtet und ihre Entstehung wurde aus Computersimulationen vorhergesagt, die zeigen, dass die Erdnussform von Sternen in Umlaufbahnen gebildet wird, die eine X-förmige Struktur bilden.

[4] Die Beobachtungen dieser Radialgeschwindigkeiten wurden mit dem FLAMES-GIRAFFE-Spektrographen am Very Large Telescope der ESO und dem IMACS-Spektrographen am Las Campanas-Observatorium gemacht.

[5] Viele Galaxien, einschließlich der Milchstraße, haben lange schmale Strukturen in ihren zentralen Regionen, die als Balken bekannt sind.

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