Milliarden von Jahren lang hat sich ein uralter Sternhaufen langsam aufgelöst und ein schwaches, schmales Band über den Weltraum hinterlassen. Diese zarte Struktur ist nun der erste Sternenstrom seiner Art, der jemals jenseits der Milchstraße entdeckt wurde, und gibt Astronomen eine neue Möglichkeit, Dunkle Materie zu untersuchen.
Ein internationales Team, darunter Forscher der Northwestern University in den USA, entdeckte das geisterhafte Band um eine entfernte Galaxie. Die am 12. August in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichte Entdeckung bietet ein neues Werkzeug zur Erforschung der unsichtbaren Substanz, die den Großteil der Masse des Universums ausmacht.
Eine schwache Spur, deren Entstehung Milliarden von Jahren dauerte
Kugelsternhaufen sind dichte Kugeln aus Sternen, die durch Gravitation zusammengehalten werden. Wenn ein solcher Haufen seine Wirtsgalaxie umkreist, kann die Gravitationskraft der Galaxie langsam Sterne abziehen. Diese Sterne verteilen sich nicht zufällig. Stattdessen bewegen sie sich weiterhin fast auf derselben Bahn und erzeugen lange, dünne Ströme, die die Gravitationskräfte aufzeichnen, denen sie ausgesetzt waren.
Astronomen haben Dutzende solcher Ströme in der Milchstraße gefunden. Aber bis jetzt wurde keiner in einer anderen Galaxie entdeckt. Diese Strukturen sind so schwach, dass sie normalerweise im Glanz ihrer Wirtsgalaxien verschwinden.
Der neu identifizierte Strom ist der erste Sternenstrom eines Kugelsternhaufens, der jemals außerhalb unserer Galaxie beobachtet wurde. Seine Entdeckung bestätigt eine lang gehegte Vorhersage und öffnet ein neues Fenster zur Erforschung der Dunklen Materie.
Gravitation durch Sternenlicht lesen
Durch die Analyse der Form des Stroms rekonstruierten die Forscher das Gravitationsfeld seiner Wirtsgalaxie. Das ermöglichte ihnen abzuschätzen, wie viel Dunkle Materie die Galaxie umgibt und wie sie verteilt ist.
„Die Sterne in einem Sternenstrom bewegen sich alle fast auf derselben Umlaufbahn, und diese Umlaufbahn wird durch die Gravitation der Galaxie geformt“, sagte Tjitske Starkenburg, Co-Autorin der Studie von Northwestern. „Indem wir diese Gravitation modellieren, können wir die Gesamtmasse der Galaxie abschätzen. Wir wissen bereits ungefähr, wie viel dieser Masse von sichtbarer Materie wie Sternen stammt, also muss der Rest Dunkle Materie sein.“
Die Studie wurde gemeinsam von Julie Kiel Holm von der Universität Kopenhagen und Sarah Pearson von der Technischen Universität Dänemarks geleitet. Starkenburg, eine Expertin für extragalaktische Astronomie, arbeitet am Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics der Northwestern.
Dunkle Materie bleibt eine der größten unbeantworteten Fragen der Astrophysik. Sie emittiert, absorbiert oder reflektiert kein Licht, aber sie übt Gravitation aus und formt die Bewegung von Galaxien. Die neue Methode könnte Wissenschaftlern schließlich helfen, Dunkle Materie in vielen verschiedenen Galaxien und im gesamten Universum zu kartieren.
Die Entdeckung zeigt, dass selbst die schwächsten Strukturen im Kosmos tiefgreifende Informationen tragen können. Ein Band aus Sternen, über Äonen dünn gezogen, dient nun als messbare Spur der unsichtbaren Kräfte, die Galaxien beherrschen.
