Wie alt ist die Milchstraße?

Unsere Heimatgalaxis enthält bis zu 400 Milliarden Sterne, und um sie zu durchqueren, bräuchte man selbst mit Lichtgeschwindigkeit 200.000 Jahre. So ein gewaltiges Objekt (das im kosmischen Vergleich eher Durchschnitt ist) entsteht nicht von heute auf morgen. Die Milchstraße ist tatsächlich schon relativ früh geboren worden – zu einer Zeit, als das Universum noch ziemlich jung war. Aber wann genau, und wie misst man das?

Ganz einfach: Wenn man wissen will, wie alt ein Wald ist, bestimmt man das Alter seiner Bäume. Die Sterne der Milchstraße besitzen zwar keine Jahresringe, aber mit zunehmendem Alter enthalten sie im Mittel immer mehr schwerere Elemente. Während die ersten Sterne nur aus Wasserstoff und Helium bestanden, finden sich später immer mehr Fusionsprodukte wie Lithium, Kohlenstoff und Sauerstoff bs hin zum Eisen. Astronomen sprechen von der Metallizität der Sterne, wobei als Metall hier alles gilt, was nicht Wasserstoff oder Helium ist.

Natürlich reicht es nicht, sich nur ein paar Sterne anzusehen. Um ein realistisches Bild von der Entwicklung der Milchstraße zu bekommen, muss man die Metallizität möglichst vieler Sterne bestimmen. Dieser Aufgabe haben sich die Astronomen Maosheng Xiang und Hans-Walter Rix gestellt. Um die Entstehungsgeschichte unserer Galaxie zu untersuchen, nutzten sie Daten des ESA-Weltraumobservatoriums Gaia und des Large Sky Area Multi-Object Fibre Spectroscopic Telescope in China, um rund 250.000 Sterne in der Unterriesenphase zu identifizieren, die ein großes räumliches Volumen der Milchstraße abdecken.

Die Autoren schätzten das individuelle Alter dieser Sterne und fanden heraus, dass sie zwischen 1,5 Milliarden und 13,8 Milliarden Jahren alt sind. Anschließend identifizierten und charakterisierten sie die Ursprünge der verschiedenen Strukturelemente in den Sternpopulationen von Scheibe und Halo der Milchstraße. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Bildung der dicken Scheibe bereits vor etwa 13 Milliarden Jahren, nur 800 Millionen Jahre nach dem Urknall, begonnen hat. Die Autoren berechnen, dass sich der innere galaktische Halo – durch die Verschmelzung der Gaia-Enceladus-Galaxie mit der alten Milchstraße – erst zwei Milliarden Jahre später zusammensetzte. Das fällt vermutlich mit dem Zeitpunkt zusammen, an dem die meisten Sterne in der dicken Scheibe entstanden.

Sterne in ihrer Entwicklungsphase als Unterriesen bieten eine präzise stellare Uhr, da die Astronomen ihr Alter während dieser kurzen Phase anhand ihrer Helligkeit direkt und genau messen können. Aufgrund der kurzen Dauer dieser Entwicklungsphase sind solche Beobachtungen jedoch relativ selten, und große Durchmusterungen waren in der Vergangenheit nicht möglich.

Künstlerische Darstellung der Überreste der Galaxie Gaia-Enceladus. Gaia-Enceladus verschmolz mit unserer Milchstraße während ihrer frühen Entwicklungsphase vor 10 Milliarden Jahren, und ihre Überreste sind heute überall in der Galaxie zu finden (Bild: ESA (artist’s impression and composition); Koppelman, Villalobos und Helmi (simulation), CC BY-SA 3.0 IGO)

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BrandonQMorris
  • BrandonQMorris
  • Brandon Q. Morris, 54, ist Physiker und beschäftigt sich beruflich und privat schon lange mit den spannenden Phänomenen des Alls. So ist er für den redaktionellen Teil eines Weltraum-Magazins verantwortlich und hat mehrere populärwissenschaftliche Bücher über Weltraum-Themen geschrieben. Er wäre gern Astronaut geworden, musste aber aus verschiedenen Gründen auf der Erde bleiben. Ihn fasziniert besonders das „was wäre, wenn“. Sein Ehrgeiz ist es deshalb, spannende Science-Fiction-Geschichten zu erzählen, die genau so passieren könnten – und vielleicht auch irgendwann Realität werden.