Was Astronomen bereits aus der neuen Karte der Milchstraße vom Gaia-Weltraumteleskop gelernt haben

Überblick über einige der wichtigsten Entdeckungen, die auf der Grundlage der neuen Galaxienkarte des Gaia-Observatoriums gemacht wurden

Die himmlische Karte der Milchstraße und ihrer Satelliten, erstellt von Gaia auf der Grundlage von Messungen von fast 1,7 Milliarden Sternen

Am 25. April wurde Teresa Antoya von der Universität Barcelona eine der Tausenden von Astronomen, die die neue vollständige Karte der Milchstraße, die vom Raumschiff Gaia der Europäischen Weltraumorganisation erstellt wurde, heruntergeladen und zu studieren begonnen haben. In weniger als einem Tag berichteten sie und ihre Kollegen über die Entdeckung bisher nicht sichtbarer Unterstrukturen in der gesamten Galaxie: „Formen in Form von Bögen, Schneckenhäusern und Gebirgszügen“, die jeweils Hinweise auf die mysteriöse Vergangenheit der Milchstraße geben.

Antoyas Arbeit ist Teil einer ganzen Reihe von Arbeiten, die nach der lang erwarteten zweiten Datenausgabe von Gaias Satelliten, die 2013 gestartet wurde, begonnen haben und seitdem den Standort, die Helligkeit und die Farben von 1,7 Milliarden Sternen der Milchstraße sowie die Geschwindigkeit von 1,3 Milliarden von markiert haben diese Sterne. (Im September 2016 veröffentlichte das Satellitenteam die erste Karte, auf der der Standort und die Helligkeit von nur 1,1 Milliarden Sternen markiert waren.) Astronomen, die zuvor einen Katalog mit 2,5 Millionen der hellsten Sterne der Galaxis hatten, begrüßen die neue Ära der Präzisionsastronomie. Und hier sind die wichtigsten Entdeckungen, die auf der Grundlage neuer Daten gemacht wurden.

Sternströme

Das französische Team wandte den vorbereiteten STREAMFINDER-Algorithmus [Suche nach Strömen] auf Gaias Daten an und entdeckte sofort ein reiches Netzwerk von „Sternströmen“, die sich gemeinsam nach innen und um die Milchstraßensterne bewegen. "Die Idee ist, die Bewegung dieser Strömungen in der Zeit zurück zu verfolgen und die Vergangenheit der Galaxie und die Geschichte ihrer Entstehung zu untersuchen", sagte Chiati Malkhan von der Universität Straßburg, Hauptautor der Arbeit , die diese Entdeckungen auf dem Gebiet der "galaktischen Archäologie" beschreibt.

Die Fülle an Sternflüssen - die als Folge von gravitativ mitgerissenen kleinen Galaxien-Satelliten und Sternhaufen angesehen werden - kann möglicherweise das „Problem fehlender Satelliten“ lösen, die Frage, warum es in der Milchstraße nur etwa 50 Galaxien-Satelliten gibt, obwohl dies im Computer der Fall ist Es gibt Hunderte von Simulationen der Galaxienbildung. Ein weiteres Rätsel ist, warum sich die Satelliten der Milchstraße auf derselben Ebene befinden, obwohl die Simulationen darauf hindeuten, dass sie sich auf allen Seiten hätten bilden sollen. Malkhan und seine Kollegen hoffen, dieses Problem mit der Ebene durch "statistische Analyse der Struktur und Dynamik einer großen Anzahl von Strömungen" zu klären oder zu lösen.


Sternströme in der nördlichen und südlichen Hemisphäre; Farbe zeigt ihre Durchflussrate an.

Eine andere Gruppe verwendete Gaias Daten, um die längsten galaktischen Ströme im Detail zu untersuchen . Anscheinend hatten Fetzen unsichtbarer dunkler Materie eine störende Wirkung auf die Bewegung einiger Sterne, was darauf hindeutet, dass diese Strömungen verwendet werden können, um eine Karte von Substrukturen der dunklen Materie in der gesamten Galaxie zu erstellen.

Geschwindigkeitszwerge

Seit Jahrzehnten streiten sich Astrophysiker über den Ursprung von Supernovae vom Typ Ia - Explosionen von Sternen, die als „Standardkerzen“ zur Abschätzung kosmischer Entfernungen dienen. Ken Sheen von der University of California in Berkeley und Kollegen fanden anhand von Daten von Gaia und nachfolgenden Beobachtungen aus dem Teleskop überzeugende Beweise für die Theorie der „dynamisch angetriebenen doppelt entarteten Doppeldetonation D6“.

Szenario D6 beginnt mit zwei weißen Zwergen - dichten Kernen toter Sterne von der Größe eines Planeten - in engen gegenseitigen Umlaufbahnen. Nach der Theorie sollte ein massereicherer Zwerg beginnen, Materie von einem weniger massiven abzureißen, und zwar so schnell und heftig, dass ein Teil des Heliums in der Transitmaterie explodiert. Diese Explosion führt zu einer Explosion von Kohlenstoff und Sauerstoff in einem massereicheren Zwerg, wodurch sie explodiert und eine Supernova Ia erzeugt. Der zweite weiße Zwerg bricht zusammen und fliegt mit großer Geschwindigkeit in den Weltraum, da ihn nichts bereits hält.

Unter den Daten fanden Gaia Shen und Kollegen drei „superschnelle weiße Zwerge“, die mit einer Geschwindigkeit von mehr als 1000 km / s durch die Galaxie eilten, was ausreicht, um ihrer Anziehungskraft zu entkommen. Sie behaupten, dass ihre Entdeckung eine „vorläufige Bestätigung“ von Szenario D6 liefert. In einem Brief sagte Scheen, dass das Verständnis der Geschichte der Supernovae vom Typ Ia die Unsicherheiten bei kosmischen Entfernungsmessungen und die chemische Anreicherung von Galaxien mit Supernova-Explosionen verringern würde.

Kleine Galaxie, großes Schwarzes Loch

Britische Astronomen haben den Ursprung eines weiteren superschnellen Sterns verfolgt, der, wie sich herausstellte, aus dem Zentrum der Big Magellanic Cloud , dem größten Satellitenmond der Milchstraße, stammt. Und das kann nur eines bedeuten: Der Stern erhielt aufgrund des Schlingeffekts eine Beschleunigung und passierte ein massives Schwarzes Loch in der Mitte der Großen Magellanschen Wolke. In den Zentren von Galaxien voller Größe lauern fast immer riesige Schwarze Löcher, deren Ursprung ein Rätsel bleibt. Ihre Anwesenheit in einigen kleinen Galaxien verdeutlicht das Rätsel.


Sterne drehen sich im Uhrzeigersinn um das Zentrum der Big Magellanic Cloud, dem größten Satellitensatelliten der Milchstraße

Hubble-Probleme

Im Jahr 1998 schlugen Adam Riess und andere Astronomen, basierend auf Entfernungen zu Supernovae vom Typ Ia, vor, dass sich das Universum unter dem Einfluss von „dunkler Energie“ mit Beschleunigung ausdehnt. Interessanterweise unterscheiden sich die auf Supernovae basierenden Schätzungen in Bezug auf die genaue Expansionsrate (bekannt als „ Hubble-Konstante “) um 8% von den auf Licht aus dem frühen Universum basierenden Schätzungen, selbst wenn wir die Beschleunigung berücksichtigen, die die Dunkle Energie aus diesen erzeugt seit Dies ist eines der größten Geheimnisse der Kosmologie.

Jetzt verwendeten Riss und Kollegen Gaias Daten, um Entfernungen zu Cepheiden genauer zu messen und Entfernungen zu Supernovae vom Typ Ia zu kalibrieren. Dies ermöglichte es ihnen , die genauesten Messungen der Hubble-Konstante unter Verwendung von Supernovae durchzuführen, was die Diskrepanz zwischen diesen Schätzungen und Beobachtungen des frühen Universums nur vergrößerte.

Galaktische Revolution

Während viele Forscher die vielfältige Sternpopulation und -dynamik der Galaxie untersuchen, nutzten Laura Watkins vom Weltraumforschungsinstitut mithilfe des Weltraumteleskops und ihre Kollegen die Bewegung von Sternhaufen, die sich in Umlaufbahnen in der Milchstraße bewegen, um die Masse der Galaxie abzuschätzen . Sie sagen, dass es sich bei dunkler Materie um etwa 1,5 Billionen Sonnenmassen handelt. Joshua Simon vom Carnegie Institute of Sciences analysierte eine entfernte Satellitengalaxienpopulation und stellte fest, dass sich alle auf ihren Umlaufbahnen um die Milchstraße in der nächsten Entfernung befinden. Dieser Zufall scheint „seltsam“, wie Simon in dem Brief schrieb. "Ich glaube nicht, dass wir genug Zeit hatten, um alle Konsequenzen dieses Ergebnisses herauszufinden." "Wir wissen, dass die Daten von Gaia revolutionieren werden", fügte Simon hinzu. Und Astronomen werden in den nächsten Jahren von ihren Vorteilen profitieren.