Astronomen haben mit dem VISTA-Teleskop am Paranal-Observatorium der ESO einen bisher unbekannten Teil der Milchstraße entdeckt. Bei der Kartierung der Positionen einer Klasse von Sternen, die in der Helligkeit variieren und als Cepheiden bezeichnet werden, ist eine Scheibe aus jungen Sternen, die hinter dicken Staubwolken im zentralen Bulge verborgen waren, entdeckt worden.

Vista Variables in the Vía Láctea (VVV) [1] ist eine öffentliche Durchmusterung der ESO, die das VISTA-Teleskop am Paranal-Observatorium nutzt, um eine Vielzahl von Bildern zu unterschiedlichen Zeiten von den zentralen Bereichen der Galaxie bei infraroten Wellenlängen aufzunehmen [2]. Mit ihr wurden bereits eine Vielzahl neuer Objekte entdeckt, einschließlich veränderlicher Sterne, Sternhaufen und explodierender Sterne (eso1101, eso1128, eso1141).

Ein Astronomenteam unter der Leitung von Istvan Dékány von der Pontificia Universidad Católica de Chile wertete nun Daten aus dieser Durchmusterung aus, die zwischen 2010 und 2014 gesammelt wurden, und stieß dabei auf etwas Außergewöhnliches – eine bisher unbekannte Komponente unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße.

„Vom zentralen Bulge der Milchstraße wird angenommen, dass er aus einer enormen Anzahl alter Sterne besteht. Die VISTA-Daten haben jedoch etwas Neues zu Tage gebracht – und für astronomische Maßstäbe etwas sehr Junges!“ erläutert Istvan Dékány, der auch Erstautor des Fachartikels ist, in dem die neuen Ergebnisse beschrieben werden.

Bei der Auswertung der Daten der Durchmusterung fanden die Astronomen 655 Kandidaten für veränderliche Sterne einer Klasse, die als Cepheiden bezeichnet wird. Diese Sterne dehnen sich periodisch aus und schrumpfen wieder. Sie benötigen für einen kompletten Zyklus zwischen wenige Tage bis wenige Monate, währenddessen ändert sich ihre Helligkeit deutlich.

Die Zeit, die ein Cepheid benötigt, um aufzuleuchten und wieder zu verblassen, ist für die helleren Cepheiden länger und für die dunkleren kürzer. Dieser außergewöhnlich klare Zusammenhang, der 1908 von der US-amerikanischen Astronomin Henrietta Swan Leavitt entdeckt wurde, führt dazu, dass die Beobachtung von Cepheiden eine der effektivsten Arten darstellt, die Distanz und damit auch die räumliche Position zu entfernten Objekten in der Milchstraße und darüber hinaus zu messen.

Allerdings gibt es einen Haken – Cepheiden sind nicht alle gleich. Es gibt sie in zwei Hauptklassen, eine deutlich jünger als die andere. Von 655 Cepheiden identifizierte das Team 35 Sterne, die zur Unterklasse der klassischen Cepheiden gehören – junge helle Sterne, die sich von den üblichen Exemplaren deutlich unterscheiden, die um einiges älter und typischerweise im zentralen Bulge-Bereich der Milchstraße angesiedelt sind.

Das Team sammelte Informationen über die Helligkeit und Pulsationsperiode und zog Rückschlüsse auf die Entfernung dieser 35 klassischen Cepheiden. Die Pulsationsperiode, die in direktem Zusammenhang mit ihrem Alter steht, brachte ihre überraschende Jugend zu Tage.

„Alle 35 klassischen Cepheiden, die entdeckt wurden, sind weniger als 100 Millionen Jahre alt. Die jüngsten dürften gerade einmal etwa 25 Millionen Jahre alt sein, wenngleich wir nicht ausschließen können, dass es dort möglicherweise noch jüngere und hellere Cepheiden gibt“, erklärt der Zweitautor der Arbeit, Dante Minniti, von der Universidad Andres Bello in Santiago de Chile.

Das Alter dieser klassischen Cepheiden liefert stichhaltige Beweise, dass es über die letzten 100 Millionen Jahre hinweg einen bislang unbestätigten, beständigen Vorrat an neu entstandenen Sternen innerhalb des Zentralbereichs der Milchstraße gegeben haben muss. Allerdings sollte dies nicht die einzige außergewöhnliche Entdeckung in den Datensätzen der Durchmusterung darstellen.

Bei der Kartierung der Cepheiden, die das Team entdeckt hat, stieß es auf eine völlig neue Besonderheit in der Milchstraße – eine dünne Scheibe junger Sterne quer durch den galaktischen Bulge. Dieser neue Bestandteil unserer Heimatgalaxie blieb für vorhergehende Durchmusterungen unsichtbar, da er hinter dicken Wolken aus Staub verborgen war. Seine Entdeckung zeigt das einzigarte Leistungsvermögen von VISTA, das entworfen wurde, um die tiefen Strukturen der Milchstraße mithilfe von hochauflösender Weitwinkel-Bildgebung im infraroten Wellenlängenbereich zu untersuchen.

„Diese Beobachtung ist eine beeindruckende Demonstration der unübertroffenen Fähigkeiten des VISTA-Teleskops, die extrem stark abgedunkelten galaktischen Regionen zu untersuchen, die von keiner anderen gegenwärtigen oder geplanten Durchmusterung erreicht werden können“ ,merkt Dékány an.

„Dieser Bereich der Galaxis war bis zur Entdeckung durch unsere VVV-Durchmusterung völlig unbekannt!“ fügt Minniti hinzu.

Weitere Untersuchungen sind jetzt nötig, um beurteilen zu können, ob die Cepheiden in etwa dort geboren wurden, wo sie sich heute befinden, oder ob sie von weiter außerhalb stammen. Das Verständnis über ihre grundlegenden Eigenschaften, Wechselwirkungen und ihre Entwicklung ist entscheidend in dem Bestreben, die Entwicklung der Milchstraße und den Prozess der Galaxienentwicklung als Ganzes zu verstehen.

Endnoten

[1] Die VVV-Durchmusterung beobachtet die Zentralbereiche unserer Galaxie in fünf nahinfraroten Bändern. Die Gesamtfläche der Durchmusterung beträgt 520 Quadratgrad und enthält mindestens 355 offene und 33 Kugelsternhaufen. VVV macht zu unterschiedlichen Zeiten Aufnahmen, um eine Vielzahl veränderlicher Objekte erfassen zu können, und wird mehr als 100 in regelmäßigen Zeitabständen durchgeführte Beobachtungen für jeden Teil des Himmels liefern, der durch die Durchmusterung abgedeckt ist. Zu erwarten ist ein Katalog aus über einer Milliarde Punktquellen, einschließlich etwa einer Millionen veränderlicher Objekte. Daraus wird eine dreidimensionale Karte des Bulge-Bereichs der Milchstraßengalaxie entstehen.

[2] Die Staubwolken im interstellaren Raum absorbieren und streuen sichtbares Licht sehr effizient und machen sie dadurch undurchsichtig. Für höhere Wellenlängen, wie etwa denen, die durch VISTA beobachtet werden, sind die Wolken deutlich lichtdurchlässiger, was es erlaubt, die Regionen hinter dem Staub zu untersuchen.

Quelle: ESO