Eine neue Simulation, die auf dem weltweit leistungsstärksten Supercomputer für die Astronomie durchgeführt wurde, hat ein überprüfbares Szenario hervorgebracht, um das Aussehen des Balkens der Milchstraße zu erklären. Der Vergleich dieses Szenarios mit Daten von aktuellen und zukünftigen Weltraumteleskopen wird dazu beitragen, die Entwicklung unserer Heimatgalaxie zu klären.
Die Astronomie enthüllt die Struktur der Milchstraße immer detaillierter. Astronomen wissen, dass es sich um eine Scheibengalaxie handelt, mit zwei- oder vierarmigen Spiralen, mit einem geraden Balken in der Mitte, der die Spiralen verbindet. Jetzt wissen sie auch, dass der innere Teil des Balkens eine erdnussförmige Ausbuchtung hat, Stellen, an denen der Balken dicker ist, die über und unter der Mittelebene der Milchstraße herausragen, und eine nukleare Ausbuchtung, die scheibenförmig ist und befindet sich im zentralen Teil der Milchstraße. Einige andere Galaxien, aber nicht alle, weisen ähnliche Ausbuchtungen zweier Typen auf.
Astronomen stellten sich die Frage: „Wie haben sich die zweiartigen Ausbuchtungen gebildet?“ Um diese Frage zu beantworten, simulierte ein Team unter der Leitung von Junichi Baba am National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) ein mögliches Szenario für eine milchstraßenähnliche Galaxie auf ATERUI II bei NAOJ, dem weltweit leistungsstärksten Supercomputer für Astronomie. Die Simulation des Teams ist die bisher vollständigste und genaueste und umfasst nicht nur die Sterne in der Galaxie, sondern auch interstellares Gas. Es beinhaltet auch die Geburt neuer Sterne aus dem Gas und den Tod von Sternen als Supernovae.
Die Bildung eines Balkens hilft, Gas in den zentralen Teil der Galaxie zu leiten, wo es die Bildung neuer Sterne auslöst. Es könnte also vernünftig sein anzunehmen, dass das nukleare Signalhorn in der Galaxie aus neuen Sternen entsteht, die dort geboren wurden. Aber die Simulationen zeigen, dass es fast keine neuen Sterne in dem Balken außerhalb der nuklearen Ausbuchtung gibt, weil der Balken so effektiv darin ist, Gas in Richtung Zentrum zu leiten. Das bedeutet, dass das Austreten von Gas nicht der Grund dafür ist, dass eine erdnussförmige Ausbuchtung in der Stange entsteht. Stattdessen stellt das Team fest, dass Gravitationswechselwirkungen einige der Sterne in Umlaufbahnen treiben können, die sie über und unter die Mittelebene bringen.
Das Spannendste daran ist, dass die Simulation ein testbares Szenario bietet. Da die erdnussförmige Ausbuchtung keine neuen Sterne erhält, müssen alle ihre Sterne vor der Bildung des Balkens liegen. Gleichzeitig leitet der Balken Gas in die zentrale Region, wo er viele neue Sterne erzeugt. Also werden fast alle Sterne in der nuklearen Ausbuchtung geboren worden sein, nachdem sich der Balken gebildet hat. Das bedeutet, dass die Sterne in der erdnussförmigen Ausbuchtung älter sein werden als die Sterne in der nuklearen Ausbuchtung, mit einem deutlichen Bruch zwischen den Zeitaltern. Diese Unterbrechung entspricht dem Zeitpunkt, an dem sich der Balken gebildet hat.
Daten von der Gaia-Sonde der Europäischen Weltraumorganisation und Japans zukünftigem JASMINE-Satelliten werden es uns ermöglichen, die Bewegungen und das Alter der Sterne zu bestimmen und dieses Szenario zu testen. Wenn Astronomen einen Unterschied zwischen dem Alter der Sterne in erdnussförmigen und nuklearen Ausbuchtungen feststellen können, wird dies nicht nur beweisen, dass übermäßiges Essen nicht für die erdnussförmige Ausbuchtung verantwortlich ist, es wird uns auch das Alter des Balkens in der Milch verraten Weg Galaxie.
Diese Ergebnisse erschienen als Baba et al. „Altersverteilung von Sternen in kastenförmigen / erdnussförmigen / X-förmigen Ausbuchtungen, die ohne Knicken der Stangen gebildet wurden“ in Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society am 8. März 2022.
Junichi Baba u. Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society (2022). DOI: 10.1093/mnras/stac598