Milchstraße anders als gedacht

Unsere Galaxie ist laut Astronomen mit schweren Elementen nicht homogen durchmischt.

Ein Forschungsteam hat mittels Beobachtungen festgestellt, dass eine bisher angenommene These über unsere Galaxie nicht stimmt: Der Grad der chemischen Anreicherung des Gases schwankt im interstellaren Raum überraschend stark. Die sogenannte Metallizität ist ein Maß für die Häufigkeit von Elementen, die schwerer sind als Wasserstoff und Helium. In Sternen schwankt dieser Wert um mehrere Größenordnungen.

Doch theoretische Modelle gingen bisher davon aus, dass die Metallizität des Gases zwischen den Sternen überall in der Milchstraße die solare Metallizität aufweist, also dieselbe Menge an schweren Elementen wie die Atmosphäre unserer Sonne. Dem widerspricht ein Forschungsteam nun: Die Gase des interstellaren Raums seien mitnichten homogen durchmischt.

Diese Entdeckung spiele eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung theoretischer Modelle über die Entstehung und Entwicklung von Galaxien.

Der interstellare Raum enthält von Sternexplosionen herausgeschleuderte Materie, kosmische Staubkörner und Gase, die die Galaxie von außen speisen. Dabei sei der Anteil an schweren Elementen durch die ganze Galaxie hindurch gleichmäßig verteilt, mit einem leichten Anstieg der Metallizität im Zentrum der Galaxie, so lautete die bisherige These. Diese Annahme basierte auf der Vermutung, dass sich durch die hohe Rotationsgeschwindigkeit der Galaxie das hineinströmende Gas im Nu mit dem bereits vorhandenen Gas mische.

Die Forschenden gingen dem mit Beobachtungen auf den Grund: Mithilfe des Hubble-Weltraumteleskops und dem Very Large Telescope (VLT) in Chile bestimmten sie, wie viel der schweren Elemente wie Eisen, Zink, Titan, Silizium und Nickel sich in Richtung von 25 Sternen befinden, der fernste Stern lag 9.000 Lichtjahre weit weg. Dabei fanden sie heraus, dass die Metallizität, beziehungsweise die chemische Zusammensetzung, in den untersuchten Regionen um den Faktor Zehn schwankt.

Neue Erklärung

Durchschnittlich betrug der Wert gerade einmal etwas mehr als die Hälfte der solaren Metallizität, einige Regionen wiesen sogar nur 17 Prozent auf. Diese Unterschiede entstehen vermutlich deshalb, weil sich neues, in die Galaxie hineinströmendes Gas mit dem bereits vorhandenen Gas nicht effizient vermischt. Ein hoher Anteil an schweren Elementen erleichtert die Bildung von Sternen, Planeten und Molekülen. Doch neue Sterne können auch in Regionen entstehen, wo das Gas eine viel geringere chemische Zusammensetzung aufweist.

Bisher war es ein astronomisches Rätsel, wieso sich in unserer Galaxie noch immer solche Sterne bilden, weil bisherigen Modellen zufolge die Metallizität homogen über die gesamte Milchstraße verteilt war. Die Messungen zeigen jedoch, dass dies nicht der Fall ist. Das Phänomen ließe sich nun mit der schwachen Durchmischung des frisch eingespeisten Gases erklären.