Hubble sieht Folgen der Kollision der Großen Magellanschen Wolke mit der Milchstraße

Das Hub­ble-Welt­raum­te­le­skop der NASA/ESA beob­ach­te­te einen gas­för­mi­gen Halo um unse­re nächs­te Nach­bar­ga­la­xie die Gro­ße Magel­lan­sche Wol­ke (LMC). In der Ver­gan­gen­heit ist die Gala­xie mit der Milch­stra­ße zusam­men­ge­sto­ßen und hat über­lebt. Dabei wur­de die­se Zwerg­ga­la­xie jedoch größ­ten­teils ihres eige­nen umge­ben­den Gas­ha­los beraubt. Die For­scher waren über­rascht, einen so extrem klei­nen gas­för­mi­gen Halo zu fin­den, der etwa zehn­mal klei­ner ist als die Halos ande­rer Gala­xien ähn­li­cher Mas­se. Den­noch hat die LMC genug Gas behal­ten, um wei­ter­hin neue Ster­ne zu bil­den. Eine klei­ne­re Gala­xie hät­te eine sol­che Kol­li­si­on nicht über­lebt. Dies ist das ers­te Mal, dass Astro­no­men die Grö­ße des Halos der LMC mes­sen konn­ten – etwas, das ihnen nur mit Hub­ble gelang.

Die Gro­ße Magel­lan­sche Wol­ke, auch LMC genannt, ist einer der nächs­ten Nach­barn der Milch­stra­ße. Die­se Zwerg­ga­la­xie des süd­li­chen Nacht­him­mels besitzt den 20-fachen schein­ba­ren Durch­mes­sers des Voll­monds am Him­mel. Vie­le For­scher ver­mu­ten, dass die Gro­ße Magel­lan­sche Wol­ke nicht unse­re Gala­xie umkreist, son­dern nur an ihr vor­bei­fliegt. Die Wis­sen­schaft­ler glau­ben, dass die Gro­ße Magel­lan­sche Wol­ke gera­de ihre größ­te Annä­he­rung an die viel mas­se­rei­che­re Milch­stra­ße gera­de hin­ter sich gebracht hat. Bei die­sem Vor­bei­flug wur­de der größ­te Teil des sphä­ri­schen Gas­ha­los, der die Gro­ße Magel­lan­sche Wol­ke umgibt, weggeblasen. 

Jetzt konn­ten Astro­no­men zum ers­ten Mal die Grö­ße des Halos der Gro­ßen Magel­lan­schen Wol­ke mes­sen. In einer neu­en Stu­die, die in den Astro­phy­si­cal Jour­nal Let­ters ver­öf­fent­licht wur­de, stell­ten die For­scher über­rascht fest, dass der Halos so extrem klein ist – etwa 50.000 Licht­jah­re im Durch­mes­ser. Das ist etwa 10-mal klei­ner als die Halos ande­rer Gala­xien mit der glei­chen Mas­se wie die Gro­ße Magel­lan­sche Wol­ke. Sei­ne Kom­pakt­heit erzählt die Geschich­te sei­ner Begeg­nung mit der Milchstraße.

„Die Gro­ße Magel­lan­sche Wol­ke ist ein Über­le­bens­künst­ler“, sag­te Andrew Fox von AURA/STScI der Euro­päi­schen Welt­raum­or­ga­ni­sa­ti­on in Bal­ti­more, der die Beob­ach­tun­gen feder­füh­rend lei­te­te. „Obwohl sie viel Gas ver­lo­ren hat, ist noch genug übrig, um wei­ter­hin neue Ster­ne zu bil­den. Es kön­nen also immer noch neue Stern­ent­ste­hungs­ge­bie­te ent­ste­hen. Eine klei­ne­re Gala­xie hät­te nicht über­lebt – es wäre kein Gas mehr übrig, nur eine Ansamm­lung altern­der roter Ster­ne.“

Obwohl die Gro­ße Magel­lan­sche Wol­ke ziem­lich mit­ge­nom­men aus­sieht, besitzt sie immer noch einen kom­pak­ten, gedrun­ge­nen Gas­ha­lo – etwas, das sie gra­vi­ta­tiv nicht hät­te hal­ten kön­nen, wenn sie weni­ger Mas­se gehabt hät­te. Die Gro­ße Magel­lan­sche Wol­ke hat 10 Pro­zent der Mas­se der Milch­stra­ße. „Wegen des rie­si­gen Halos der Milch­stra­ße wird das Gas der Gro­ßen Magel­lan­schen Wol­ke abge­schnit­ten oder aus­ge­löscht“, erklär­te Sapna Mishra von STScI, die Haupt­au­to­rin des Arti­kels, der die­se Ent­de­ckung doku­men­tiert. „Aber selbst bei die­ser kata­stro­pha­len Wech­sel­wir­kung mit der Milch­stra­ße kann die LMC auf­grund ihrer hohen Mas­se 10 Pro­zent ihres Halos behal­ten.“

Ein gigantischer Haartrockner

Der größ­te Teil des Halos der LMC wur­de durch ein Phä­no­men namens „Ram Pres­su­re Strip­ping“ weg­ge­bla­sen. Die dich­te Umge­bung der Milch­stra­ße drückt gegen die her­an­na­hen­de LMC und erzeugt eine Gas­spur, die der Zwerg­ga­la­xie folgt – wie der Schweif eines Kome­ten. „Ich stel­le mir die Milch­stra­ße ger­ne als die­sen rie­si­gen Haar­trock­ner vor, der Gas von der LMC bläst, wenn sie auf uns zukommt“, sag­te Fox. „Die Milch­stra­ße drückt so stark zurück, dass der Stau­druck den größ­ten Teil der ursprüng­li­chen Mas­se des Halos der LMC abge­streift hat. Es ist nur noch ein wenig übrig, und die­sen klei­nen, kom­pak­ten Rest sehen wir jetzt.“

Da der Stau­druck einen Groß­teil des Halos der Gro­ßen Magel­lan­schen Wol­ke weg­drückt, ver­lang­samt sich das Gas und reg­net schließ­lich in die Milch­stra­ße. Da die Gro­ße Magel­lan­sche Wol­ke jedoch gera­de ihren größ­ten Abstand zur Milch­stra­ße erreicht hat und sich wie­der nach außen in den Welt­raum bewegt, gehen Wis­sen­schaft­ler nicht davon aus, dass der gesam­te Halo ver­lo­ren gehen wird.

Nur mit Hubble

Für die­se Stu­die ana­ly­sier­te das For­schungs­team Ultra­vio­lett­be­ob­ach­tun­gen aus dem Mikul­ski-Archiv für Welt­raum­te­le­sko­pe am STScI. Das meis­te Ultra­vio­lett­licht wird von der Erd­at­mo­sphä­re blo­ckiert und kann daher nicht mit erd­ge­bun­de­nen Tele­sko­pen beob­ach­tet wer­den. Hub­ble ist der­zeit das ein­zi­ge Welt­raum­te­le­skop, das auf die Erken­nung die­ser Licht­wel­len­län­gen aus­ge­legt ist, daher war die­se Stu­die nur mit Hub­ble möglich. 

Das Team unter­such­te den Halo mit­hil­fe des Hin­ter­grund­lichts von 28 hel­len Qua­sa­ren. Qua­sa­re, der hells­te Typ akti­ver Gala­xien­ker­ne, wer­den ver­mut­lich von super­mas­si­ven Schwar­zen Löchern ange­trie­ben. Sie leuch­ten wie Leucht­feu­er und ermög­li­chen es Wis­sen­schaft­lern, das dazwi­schen­lie­gen­de Halog­as indi­rekt durch die Absorp­ti­on des Hin­ter­grund­lichts zu „sehen“. Qua­sa­re gibt es im gan­zen Uni­ver­sum in extre­men Ent­fer­nun­gen von unse­rer Galaxie. 

Die Wis­sen­schaft­ler nutz­ten Daten des Cos­mic Ori­g­ins Spec­tro­graph (COS) des Hub­ble, um die Anwe­sen­heit des Halog­as anhand der Art und Wei­se fest­zu­stel­len, wie es bestimm­te Far­ben des Lichts von Hin­ter­grund­qua­sa­ren absor­biert. Ein Spek­tro­graph zer­legt Licht in sei­ne Wel­len­län­gen­kom­po­nen­ten, um Hin­wei­se auf den Zustand, die Tem­pe­ra­tur, Geschwin­dig­keit, Men­ge, Ent­fer­nung und Zusam­men­set­zung des Objekts zu erhal­ten. Mit dem COS maßen sie die Geschwin­dig­keit des Gases um die LMC, wodurch sie die Grö­ße des Halos bestim­men konnten.

Auf­grund ihrer Mas­se und Nähe zur Milch­stra­ße ist die LMC ein ein­zig­ar­ti­ges Astro­phy­sik­la­bor. Die Wech­sel­wir­kung der LMC mit unse­rer Gala­xie zu beob­ach­ten, hilft den Wis­sen­schaft­lern zu ver­ste­hen, was im frü­hen Uni­ver­sum geschah, als die Gala­xien näher bei­ein­an­der lagen. Es zeigt auch, wie chao­tisch und kom­pli­ziert der Pro­zess der Gala­xien­in­ter­ak­ti­on ist.

„Dies ist ein fan­tas­ti­sches Bei­spiel dafür, wie Spit­zen­for­schung noch immer durch die ein­zig­ar­ti­gen Fähig­kei­ten von Hub­ble ermög­licht wird“, sag­te Pro­fes­so­rin Caro­le Mun­dell, Wis­sen­schafts­di­rek­to­rin der Euro­päi­schen Welt­raum­or­ga­ni­sa­ti­on. „Die­ses Ergeb­nis gibt uns wert­vol­le neue Ein­bli­cke in die kom­ple­xe Geschich­te der Milch­stra­ße und ihrer nahe­ge­le­ge­nen Satel­li­ten­ga­la­xien.“

Blick in die Zukunft

Als nächs­tes wird das Team die Vor­der­sei­te des Halos der LMC unter­su­chen, ein Bereich, der bis­her noch nicht erforscht wur­de. „In die­sem neu­en Pro­gramm wer­den wir fünf Sicht­li­ni­en in der Regi­on unter­su­chen, in der der Halo der LMC und der Halo der Milch­stra­ße kol­li­die­ren“, sag­te Co-Autor Scott Luc­chi­ni vom Cen­ter for Astro­phy­sics | Har­vard & Smit­h­so­ni­an. „Dies ist die Stel­le, an der die Halos kom­pri­miert wer­den, wie zwei Bal­lons, die gegen­ein­an­der drü­cken.“

Hintergrundinformationen

Das Hub­ble-Welt­raum­te­le­skop ist ein Pro­jekt inter­na­tio­na­ler Zusam­men­ar­beit zwi­schen ESA und NASA. 

Bild­nach­weis: NASA, ESA, R. Craw­ford (STScI)

Links

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• Ver­öf­fent­li­chung auf der STScI-Website

Link zur ESA-Pres­se­mit­tei­lung heic2415