Zweifel an galaktischer Kollision zwischen Andromeda und der Milchstraße

Die Daten des NASA/E­SA-Welt­raum­te­le­skops Hub­ble aus mehr als einem Jahr­zehnt wur­den genutzt, um die seit lan­gem gel­ten­de Vor­her­sa­ge zu über­prü­fen, dass die Milch­stra­ße in etwa 4,5 Mil­li­ar­den Jah­ren mit der Andro­me­da­ga­la­xie kol­li­die­ren wird. Die Astro­no­men kamen zu dem Ergeb­nis, dass auf der Grund­la­ge der neu­es­ten Beob­ach­tungs­da­ten von Hub­ble und dem Welt­raum­te­le­skop Gaia die Wahr­schein­lich­keit, dass die bei­den Gala­xien inner­halb der nächs­ten 10 Mil­li­ar­den Jah­re kol­li­die­ren, nur 50% beträgt. Die Stu­die ergab auch, dass die Gro­ße Magel­lan­sche Wol­ke die Flug­bahn der Milch­stra­ße beein­flus­sen und die Wahr­schein­lich­keit einer Kol­li­si­on ver­rin­gern kann. Die For­scher beto­nen, dass die Vor­her­sa­ge der lang­fris­ti­gen Zukunft von Gala­xien­in­ter­ak­tio­nen höchst unsi­cher ist, aber die neu­en Ergeb­nis­se stel­len den bis­he­ri­gen Kon­sens in Fra­ge und legen nahe, dass das Schick­sal der Milch­stra­ße eine offe­ne Fra­ge bleibt.

Bereits 1912 erkann­ten Astro­no­men, dass sich die Andro­me­da­ga­la­xie – die damals nur für einen Nebel gehal­ten wur­de – in unse­re Rich­tung beweg­te. Ein Jahr­hun­dert spä­ter konn­ten Astro­no­men mit dem Hub­ble-Welt­raum­te­le­skop die Seit­wärts­be­we­gung der Andro­me­da­ga­la­xie mes­sen und kamen zu dem Ergeb­nis, dass sie so gering ist, dass ein mög­li­cher Zusam­men­stoß mit der Milch­stra­ße fast sicher erschien. Ein Zusam­men­stoß unse­rer Gala­xie mit der Andro­me­da-Gala­xie wür­de einen Feu­er­sturm aus Stern­ent­ste­hun­gen und Super­no­vas aus­lö­sen und unse­re Son­ne mög­li­cher­wei­se in eine ande­re Umlauf­bahn brin­gen. Simu­la­tio­nen hat­ten dies als unver­meid­lich angedeutet.

Eine neue Stu­die, die Daten von Hub­ble und der ESA-Son­de Gaia ver­wen­det, legt jedoch nahe, dass dies nicht unbe­dingt der Fall sein muss. For­scher, die die Beob­ach­tun­gen der bei­den Welt­raum­ob­ser­va­to­ri­en kom­bi­nier­ten, über­prüf­ten die seit lan­gem gel­ten­de Vor­her­sa­ge einer Kol­li­si­on zwi­schen Milch­stra­ße und Andro­me­da und kamen zu dem Ergeb­nis, dass die­se weit weni­ger unver­meid­lich ist, als die Astro­no­men bis­her ange­nom­men hatten.

„Wir ver­fü­gen heu­te über die umfas­sends­te Stu­die zu die­sem Pro­blem, die tat­säch­lich alle Beob­ach­tungs­un­si­cher­hei­ten berück­sich­tigt“, sag­te Till Sawa­la, Astro­nom an der Uni­ver­si­tät Hel­sin­ki in Finn­land und Haupt­au­tor der Stu­die, die ges­tern in der Zeit­schrift Natu­re Astro­no­my erschien.

Zu sei­nem Team gehö­ren For­scher der Uni­ver­si­tät Dur­ham (Ver­ei­nig­tes König­reich), der Uni­ver­si­tät Tou­lou­se (Frank­reich) und der Uni­ver­si­ty of Wes­tern Aus­tra­lia. Sie kamen zu dem Ergeb­nis, dass die Wahr­schein­lich­keit, dass die bei­den Gala­xien inner­halb der nächs­ten 10 Mil­li­ar­den Jah­re zusam­men­sto­ßen, etwa 50:50 beträgt. Die­se Schluss­fol­ge­rung stüt­zen sie auf Com­pu­ter­si­mu­la­tio­nen unter Ver­wen­dung der neu­es­ten Beobachtungsdaten.

Sawa­la beton­te, dass die Vor­her­sa­ge der lang­fris­ti­gen Zukunft von Gala­xien­in­ter­ak­tio­nen höchst unsi­cher ist, aber die neu­en Ergeb­nis­se stel­len den bis­he­ri­gen Kon­sens in Fra­ge und legen nahe, dass das Schick­sal der Milch­stra­ße eine offe­ne Fra­ge bleibt.

„Selbst mit den neu­es­ten und prä­zi­ses­ten ver­füg­ba­ren Beob­ach­tungs­da­ten ist die Zukunft der aus meh­re­ren Dut­zend Gala­xien bestehen­den Loka­len Grup­pe unge­wiss. Inter­es­san­ter­wei­se fin­den wir eine fast glei­che Wahr­schein­lich­keit für das weit ver­brei­te­te Fusi­ons­sze­na­rio oder umge­kehrt ein alter­na­ti­ves Sze­na­rio, bei dem die Milch­stra­ße und Andro­me­da unbe­scha­det über­le­ben“, so Sawala.

Die Kol­li­si­on der bei­den Gala­xien schien 2012 viel wahr­schein­li­cher zu sein, als die Astro­no­men Roe­l­and van der Marel und Tony Sohn vom Space Telescope Sci­ence Insti­tu­te in Bal­ti­more, Mary­land, eine detail­lier­te Ana­ly­se der Hub­ble-Beob­ach­tun­gen über einen Zeit­raum von fünf bis sie­ben Jah­ren ver­öf­fent­lich­ten, die auf einen direk­ten Zusam­men­stoß in nicht mehr als fünf Mil­li­ar­den Jah­ren hindeutete.

„Es ist schon iro­nisch, dass wir uns trotz der prä­zi­se­ren Hub­ble-Daten der letz­ten Jah­re über den Aus­gang einer mög­li­chen Kol­li­si­on weni­ger sicher sind. Das liegt an der kom­ple­xe­ren Ana­ly­se und dar­an, dass wir ein voll­stän­di­ge­res Sys­tem betrach­ten. Doch nur mit noch bes­se­ren Daten kön­nen wir das Schick­sal der Milch­stra­ße bes­ser vor­her­sa­gen“, sag­te Sawala.

Die Astro­no­men berück­sich­tig­ten 22 ver­schie­de­ne Varia­blen, die eine mög­li­che Kol­li­si­on zwi­schen unse­rer Gala­xie und unse­rer Nach­bar­ga­la­xie beein­flus­sen könn­ten, und führ­ten 100.000 Simu­la­tio­nen, soge­nann­te Mon­te-Car­lo-Simu­la­tio­nen, durch , die sich über einen Zeit­raum von 10 Mil­li­ar­den Jah­ren in die Zukunft erstreckten. 

„Da es so vie­le Varia­blen gibt, von denen jede ihre Feh­ler hat, sum­miert sich dies zu einer ziem­lich gro­ßen Unsi­cher­heit über den Aus­gang, was zu dem Schluss führt, dass die Wahr­schein­lich­keit einer direk­ten Kol­li­si­on inner­halb der nächs­ten 10 Mil­li­ar­den Jah­re nur 50 Pro­zent beträgt“. „Allein die Milch­stra­ße und Andro­me­da wür­den auf ihrer Umlauf­bahn in der glei­chen Ebe­ne blei­ben, aber das bedeu­tet nicht, dass sie zusam­men­sto­ßen müs­sen. Sie könn­ten immer noch anein­an­der vor­bei­zie­hen“, so Sawala.

Die For­scher berück­sich­tig­ten auch die Aus­wir­kun­gen der Umlauf­bah­nen der gro­ßen Satel­li­ten­ga­la­xie von Andro­me­da, M33, und einer Satel­li­ten­ga­la­xie der Milch­stra­ße, der Gro­ßen Magel­lan­schen Wol­ke (LMC).

„Die zusätz­li­che Mas­se von Andro­me­das Satel­li­ten­ga­la­xie M33 zieht die Milch­stra­ße etwas stär­ker in ihre Rich­tung. Wir zei­gen jedoch auch, dass die Gro­ße Magel­lan­sche Wol­ke die Milch­stra­ße aus der Umlauf­bahn und von Andro­me­da weg zieht. Das bedeu­tet nicht, dass die Gro­ße Magel­lan­sche Wol­ke uns vor die­ser Ver­schmel­zung bewah­ren wird, aber es macht sie etwas unwahr­schein­li­cher“, sag­te Sawala. 

In etwa der Hälf­te der Simu­la­tio­nen flie­gen die bei­den Haupt­ga­la­xien in einem Abstand von etwa einer hal­ben Mil­li­on Licht­jah­ren oder weni­ger (fünf­mal der Durch­mes­ser der Milch­stra­ße) anein­an­der vor­bei. Sie bewe­gen sich nach außen, keh­ren dann aber zurück und ver­schmel­zen schließ­lich in fer­ner Zukunft. Der all­mäh­li­che Zer­fall der Umlauf­bahn wird durch einen Pro­zess ver­ur­sacht, der als dyna­mi­sche Rei­bung zwi­schen den rie­si­gen Halos aus dunk­ler Mate­rie bezeich­net wird, die jede Gala­xie zu Beginn umge­ben. In den meis­ten ande­ren Fäl­len kom­men sich die Gala­xien nicht ein­mal so nahe, dass die dyna­mi­sche Rei­bung wirk­sam wer­den könn­te. In die­sem Fall kön­nen die bei­den Gala­xien ihren Orbi­tal­wal­zer noch sehr lan­ge fortsetzen.

Das neue Ergeb­nis lässt auch noch eine klei­ne Chan­ce von etwa 2 % für einen Fron­tal­zu­sam­men­stoß zwi­schen den Gala­xien in nur 4 bis 5 Mil­li­ar­den Jah­ren. Wenn man bedenkt, dass die Erde durch die Erwär­mung der Son­ne in etwa 1 Mil­li­ar­de Jah­ren unbe­wohn­bar wird und die Son­ne selbst wahr­schein­lich in 5 Mil­li­ar­den Jah­ren aus­brennt, ist eine Kol­li­si­on mit Andro­me­da die gerings­te unse­rer kos­mi­schen Sorgen. 

Hintergrundinformationen

Das Hub­ble-Welt­raum­te­le­skop ist ein inter­na­tio­na­les Koope­ra­ti­ons­pro­jekt zwi­schen ESA und NASA.

Bild­quel­le: NASA, ESA, STScI, Till Sawa­la (Uni­ver­si­tät Hel­sin­ki), DSS, J. DePas­qua­le (STScI)

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