"Das schwächste Sternensystem, das unsere Milchstraße umkreist, könnte von Dunkler Materie dominiert sein.
„Diese Entdeckung könnte unser Verständnis der Galaxienentstehung und vielleicht sogar die Definition einer ‚Galaxie‘ in Frage stellen.“
Ein bizarres Sternensystem, das entweder ein uralter Sternhaufen oder die am stärksten von dunkler Materie dominierte Zwerggalaxie ist, die jemals gefunden wurde, lockt Astronomen an, die hoffen, dass es dabei helfen könnte, die Entstehung unserer Milchstraßengalaxie zu erklären.
Das System, bekannt als Ursa Major III/Unions 1 (UMa3/U1), wurde von Astronomen der University of Victoria in Kanada und der Yale University in den Vereinigten Staaten in einer Entfernung von 30.000 Lichtjahren entdeckt und enthält nur 60 sichtbare Sterne. Es hat die 16-fache Masse unserer Sonne und erstreckt sich über eine Fläche von nur 10 Lichtjahren.
Der Name dieses seltsamen Systems ist ein Hinweis darauf, wie unsicher die Astronomen über seine Natur sind. Typischerweise werden Zwerggalaxien, die die Milchstraße umkreisen, nach dem Sternbild benannt, in dem sie sich befinden, in diesem Fall Ursa Major, der Große Bär. Mittlerweile sind schwache Sternhaufen nach dem Projekt benannt, das sie entdeckt hat, in diesem Fall dem Ultraviolet Near Infrarot Optical Northern Survey (UNIONS), der vom Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT) auf dem Mauna Kea auf Hawaiis Big Island durchgeführt wird und dem Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRs) auf Haleakalā auf der benachbarten hawaiianischen Insel Maui.
„Die Tatsache, dass das System intakt zu sein scheint, führt zu zwei gleichermaßen interessanten Möglichkeiten“, sagte Will Cerny, ein Yale-Student und Autor einer Studie, die das System beschreibt. „Entweder ist UMa3/U1 eine winzige Galaxie, die durch große Mengen dunkler Materie stabilisiert wird, oder es ist ein Sternhaufen, den wir zu einem ganz besonderen Zeitpunkt vor seinem bevorstehenden Untergang beobachtet haben.“
Wenn UMa3/U1 eine Zwerggalaxie ist, könnte sie der Schlüssel zur Beantwortung einiger großer Fragen zur Entstehung der Milchstraße sein. Nach dem Standardmodell der Kosmologie ist die Galaxienbildung ein hierarchischer Prozess, bei dem Halos aus dunkler Materie, die Zwerggalaxien enthalten, zu größeren Galaxien verschmelzen. Dies ist ein fortlaufender Prozess, und der Theorie zufolge müssten noch immer mehrere hundert Zwerggalaxien um unsere Galaxie wimmeln. Bisher wurden jedoch nur etwa 50 gefunden, was die Astronomen über den Verbleib der vermissten Zwerge rätseln läßt.
Einige dieser 50 Galaxien werden als ultraschwache Zwerge (UFDs) bezeichnet und enthalten einige tausend Sterne inmitten eines dichten Halos aus dunkler Materie. Allerdings enthält UMa3/U1 15-mal weniger Masse als die nächstschwächste bekannte UDF. Wenn es sich also um eine Zwerggalaxie handelt, deutet dies darauf hin, dass die fehlenden Galaxien genau dort sein könnten, wo wir sie erwarten würden, aber zu wenige Sterne enthalten, um bemerkt zu werden.
„Wir freuen uns sehr, dass dieses Objekt die Spitze des Eisbergs sein könnte – dass es das erste Beispiel einer neuen Klasse extrem lichtschwacher Sternsysteme sein könnte, die bisher der Entdeckung entgangen sind“, sagte Cerny.
Das Team unter der Leitung eines weiteren Doktoranden, Simon Smith von der University of Victoria, geht aufgrund nachfolgender Beobachtungen mit dem Deep Imaging Multi-Object Spectrograph (DEIMOS) davon aus, dass es sich bei UMa3/U1 um eine Zwerggalaxie und nicht um einen einfachen Sternhaufen handelt. DEIMOS hat die Geschwindigkeiten der Sterne von UMa3/U1 gemessen und festgestellt, dass ihre Geschwindigkeitsdispersion – der Bereich zwischen den sich am langsamsten und am schnellsten bewegenden Sternen – stark darauf hindeutet, dass sie von einem dichten Halo aus dunkler Materie an Ort und Stelle gehalten werden. Wenn dies der Fall ist, bedeutet dies, dass UMa3/U1 eine der höchsten bekannten "Menge" von Dunkler Materie im Verhältnis zu sichtbarer Materie aufweist.
Aber warum so wenige Sterne? Zu Beginn seiner Geschichte hat UMa3/U1 möglicherweise eine kurze Starburst-Phase erlebt – eine schnelle und hektische Phase der Sternentstehung. Die ultraviolette Strahlung leuchtender, massereicher Sterne, die sich bei diesem Ausbruch bildeten, und die Schockwellen ihrer Supernova-Explosionen, als sie starben, könnten das verbleibende Sternentstehungsgas weggeblasen haben, da die schwache Schwerkraft der kleinen Galaxie nicht stark genug war, um es festzuhalten. Mit anderen Worten: Die eigenen Sterne von UMa3/U1 könnten die Geburt nachfolgender Generationen sabotiert haben. Heute sind nur noch 60 der schwächsten, masseärmsten, aber langlebigsten Sterne übrig, die während dieses uralten Starbursts entstanden sind.
„UMa3/U1 war bisher aufgrund seiner extrem geringen Leuchtkraft der Entdeckung entgangen“, sagte Smith. „Diese Entdeckung könnte unser Verständnis der Galaxienentstehung und vielleicht sogar die Definition einer ‚Galaxie‘ in Frage stellen.“
Die neuen Erkenntnisse wurden im Januar im Astrophysical Journal (ApJ) veröffentlicht. Ein zweiter Artikel, der die Auswirkungen von UMa3/U1 auf die Galaxienentstehung beschreibt, wurde zur Veröffentlichung in ApJ angenommen, und ein Vorabdruck kann hier gefunden werden."
Faintest Known Star System Orbiting the Milky Way Discovered from Hawaiʻi – W. M. Keck Observatory
The Discovery of the Faintest Known Milky Way Satellite Using UNIONS - IOPscience
