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Diese atemberaubende 3D-Karte zeigt die verwirrenden Kurven der Milchstraße

2020

Als uralte Sterngucker zur Milchstraße blickten, sahen einige verschüttete Milch oder einen Fluss über den Himmel fließen. Andere sahen eine Spur von Heu oder einen Vogelschwarm. Niemand entdeckte das Windrad.

Es ist schwierig, eine wirbelnde, komplexe Festplatte aufzulösen, wenn Sie im Inneren stecken und horizontal nach innen oder außen zum Rand schauen. Erschwerend kommt hinzu, dass helle Sterne in weiter Ferne dunkleren ähneln und Astronomen für jedes Gefühl von Tiefe blind machen. Dass dem Universum offensichtliche Meilensteine ​​fehlen, ist einer der zentralen Flüche der Astronomie.

Forscher lieben die Herausforderung, und nach Jahren der Mühe hat ein polnisches Team die bislang vollständigste Karte unserer Galaxie veröffentlicht. Sie haben nicht versucht, alle seine Hunderte von Milliarden von Sternen zu zeichnen. Vielmehr haben sie etwas Subtileres im Visier - die Biegungen, Ausbuchtungen und Bündel der Milchstraße. Das heute in Science veröffentlichte Ergebnis liefert die bislang besten Messergebnisse einer merkwürdigen Verwerfung in unserer kosmischen Nachbarschaft und wird als Ziel für diejenigen dienen, die versuchen, besser zu verstehen, wie die Galaxie ihren aktuellen Körperbau erlangt hat.

"Wir hoffen, dass unser Artikel ein sehr guter Ausgangspunkt für eine differenziertere Modellierung der Vergangenheit der Galaxis sein wird, " sagt Dorota Skowron, Astronomin an der Warschauer Universität. "Unsere [Sterne] sind ein großartiger Prüfstand für die Zuverlässigkeit solcher Modelle.

Skowron und ihre Mitarbeiter untersuchten die Galaxie auf der Suche nach speziellen Leuchtfeuern: Klassische Cepheid-Variablen sind riesige junge Sterne, die tausendmal heller sind, aber nur ein Zehntel unseres Sonnenalters und über Tage bis Monate pulsieren. Astronomen wissen, dass je langsamer ein Cepheid blinkt, desto heller brennt es - eine Beziehung, mit der sie die Entfernung berechnen können, indem sie die tatsächliche Helligkeit mit der Helligkeit des Sterns von der Erde vergleichen.

Aber bevor sie die Cepheiden der Galaxie - und damit auch die Kurven der Galaxie - darstellen konnten, musste das Team sie finden. Die Astronomen durchstreiften den südlichen Himmel vom Las Campanas Observatorium in Chile aus, machten Hunderttausende von Fotos und untersuchten mehr als eine Milliarde Sterne, um zu sehen, ob sich die Position eines Cepheiden regelmäßig verdunkelt und aufhellt. In Kombination mit den aus früheren Untersuchungen bekannten Cepheiden gelang es dem Team schließlich, die exakten Positionen von 2.400 Sternen (1.000 mehr als eine gleichzeitige Studie) auf einer galaktischen 3D-Karte zu zeichnen.

„Der Durchbruch war sicherlich der Moment, als wir die erste Handlung unserer Cepheiden über dem typischen Galaxienbild sahen und die Fülle an Strukturen bemerkten“, erinnert sich Skowron. »Das hat sechs Jahre gedauert, aber es hat sich gelohnt.«

Eine solche Struktur? Die Scheibe der Milchstraße schnallt wie eine schmelzende Dal -Uhr. Die Astronomen bemerkten zuerst diese Verzerrung, bei der eine Seite in den 1950er Jahren einige tausend Lichtjahre "nach oben" und die andere Seite "nach unten" rollte, aber ein verschwommenes Verständnis der genauen Form hat die Theoretiker davon abgehalten, die endgültige Ursache zu bestimmen Beispiellose Genauigkeit kann dazu beitragen, einige der aktuellen Optionen auszuschließen, die vom Gravitationsschlepper der Satellitengalaxien bis zu intergalaktischen Magnetfeldern reichen.

Die Karte setzt neue Maßstäbe für alle, die versuchen zu erklären, wie die Milchstraße entstanden ist. Das Team stellte zum Beispiel fest, dass sich Cepheiden bestimmten Alters eher versammeln und dass jüngere Gruppen kompakter sind als ältere Gruppen - ein Hinweis darauf, dass die Milchstraße Wellen der Sternentstehung durchlaufen hat. Die Astronomen wissen immer noch nicht genau, wie viele Spiralarme es gibt und wie fest sie sich winden, wie Sterne durch die Verzerrung der Galaxie navigieren oder was Sternentstehungsschübe auslösen könnte. Zukünftige Theorien müssen etwas Ähnliches wie die neue Karte hervorbringen.

Andere Forscher begrüßen die Gelegenheit, in die Vergangenheit der Galaxie einzutauchen. "Die Abbildung der Struktur der Milchstraße ist die Grundlage für verschiedene Forschungsbereiche in der Astronomie", sagt Eloisa Poggio, eine Astronomin, die den Warp der Galaxie an der Universität Turin in Italien studiert und nicht an der Forschung beteiligt war die Entstehungsgeschichte unserer Galaxie. Daher ist es wichtig, 3D-Karten zu haben, die auf präzisen Entfernungsmessungen basieren. "

Zukünftige Beobachtungen werden das Bild, das das Warschauer Team zusammengestellt hat, weiter verdeutlichen. Skowron schätzt, dass ein ähnliches Projekt auf der Nordhalbkugel weitere etwa 1.500 unentdeckte Cepheiden ausmachen könnte. Zusätzliche Infrarotbeobachtungen des galaktischen Zentrums würden auch den Staub zwischen den Sternen durchdringen, der die Hauptfehlerquelle der Karte darstellt: Er verdeckt die beobachtete Helligkeit eines Sterns und wirft die Entfernungsschätzung ab. Eine Ausweitung der Volkszählung auf die Suche nach einer älteren Variante pulsierender Sterne, die als RR Lyrae bekannt ist, würde der Karte eine vierte Dimension hinzufügen, indem auch ältere Schwaden der Galaxis einbezogen werden.

Man kann sich die Milchstraße zwar nicht mehr als einen cremigen Strom vorstellen, der über den Himmel fließt, aber wir verstehen immer noch nicht viel über unsere Ecke des Kosmos. »Unseren Platz im Universum kennenzulernen ist immer interessant«, sagt Skowron.

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