Viele Sterne in unserer Milchstra\u00dfe leuchten heute weit entfernt von ihren Entstehungsorten \u2013 auch unsere Sonne. Jetzt zeigen Analysen von Sonnenzwillingen in unserer Nachbarschaft, dass unter diesen vier bis sechs Milliarden Jahre alten Sternen eine Massenmigration aus dem inneren Bereich der Milchstra\u00dfe nach au\u00dfen gegeben haben muss. Auch unsere Sonne driftete damals gemeinsam mit vielen ihrer Altersgenossen an ihre heutige Position, wie die Astronomen ermittelten. Das Interessante daran: Eigentlich h\u00e4tte der zentrale Balken der Milchstra\u00dfe diese stellare Wanderung blockieren m\u00fcssen, denn er bildet eine Barriere zwischen dem inneren Bereich der Galaxie und weiter au\u00dfen liegenden Bereichen der Sternenscheibe. Das wirft ein neues Licht darauf, wann der Balken unserer Milchstra\u00dfe entstand und voll ausgebildet war.<\/p>\n
Unsere Sonne kreist heute im Abstand von rund 25.000 Lichtjahren um das Milchstra\u00dfenzentrum \u2013 aber das war nicht immer so. Analysen ihrer Zusammensetzung und Bewegung legen nahe, dass die Sonne mehrere tausend Lichtjahre n\u00e4her am galaktischen Zentrum gebildet wurde. Dort entstand sie gemeinsam mit vielen \u201cAltersgenossen\u201d in einem durch intensive Sternbildung gekennzeichneten Gebiet. Studien legen nahe, dass es in der Vergangenheit unserer Galaxie mehrere Sch\u00fcbe einer solchen Sternbildung gab, darunter vor zwei und vor rund vier bis sechs Milliarden Jahren. \u201cDaten des Gaia-Teleskops st\u00fctzen die Annahme, dass diese Sternbildungssch\u00fcbe durch episodische Begegnungen zwischen der Sagittarius-Zwerggalaxie und der Milchstra\u00dfe ausgel\u00f6st wurden\u201d, erkl\u00e4ren Takuji Tsujimoto vom Nationalen Astronomischen Observatorium Japans und seine Kollegen. Der Sternenkatalog der Gaia-Mission zeige aber auch, dass neben der Sonne auch viele andere Sternen der Milchstra\u00dfe heute nicht mehr dort stehen, wo sie einst geboren wurden. Ihre Ursprungsorte und Bewegungen zu rekonstruieren, ist jedoch wegen der bewegten Geschichte unserer Galaxie nicht einfach.<\/p>\n
Sonnenzwillinge als Zeitzeugen<\/p>\n
Um mehr \u00fcber die Wanderung unserer Sonne und ihrer Altersgenossen zu erfahren, haben Tsujimoto und sein Team die bisher umfangreichste Analyse von Sonnenzwillingen unternommen \u2013 Sternen, die in ihrer Zusammensetzung, Gr\u00f6\u00dfe und Temperatur unserem Stern sehr \u00e4hnlich sind. \u201cSolche solaren Zwillinge geh\u00f6ren zu den besten Markern der galaktischen Entwicklung, weil sie die gleiche Metallizit\u00e4t (Fe\/H) haben, aber eine breite Altersspanne aufweisen\u201d, erkl\u00e4ren die Astronomen. G\u00e4ngiger Annahme nach wird das Verh\u00e4ltnis von schweren Elementen wie Eisen zum leichten Wasserstoff in einem Stern durch seine Geburtsumgebung gepr\u00e4gt: Je n\u00e4her am galaktischen Zentrum ein Stern entsteht, desto h\u00f6her ist sein anf\u00e4nglicher Metallgehalt und desto schneller erreicht er h\u00f6here Anteile schwerer Elemente. \u201cDies resultiert in einem f\u00fcr den galaktischen Radius charakteristischen Verh\u00e4ltnis von Sternenalter zu Metallizit\u00e4t\u201d, so das Team. Anhand dieser Beziehung l\u00e4sst sich damit auch ermitteln, in welchem Abstand vom Milchstra\u00dfenzentrum ein solcher solarer Zwilling entstanden ist.<\/p>\n
Diese Methode haben Tsujimoto und seine Kollegen nun genutzt, um die Vergangenheit von 4594 Sonnenzwillingen zu rekonstruieren, die heute im Umkreis von rund 950 Lichtjahren um die Sonne stehen. Die Basis daf\u00fcr waren Daten des Gaia-Weltraumteleskops zur Bewegung, Position und Zusammensetzung dieser Sterne. \u201cWir haben zwei auffallende Merkmale gefunden\u201d, berichten sie. Demnach zeigt die Altersverteilung dieser solaren Zwillinge zwei deutliche Peaks, einen schmalen, klar abgesetzten bei rund zwei Milliarden Jahre und einen breiten bei vier bis sechs Milliarden Jahren. Wie die Astronomen erkl\u00e4ren, gehen die rund zwei Milliarden Jahre alten Sonnenzwillinge vermutlich auf einen Sternbildungsschub zur\u00fcck, der durch Turbulenzen und Schwerkrafteinfl\u00fcsse einer nahen Passage der Sagittarius-Zwerggalaxie ausgel\u00f6st wurde. Sie entstanden zudem vorwiegend vor Ort.<\/p>\n
Anders ist dies bei dem Peak in der Alterskurve bei vier bis sechs Milliarden Jahren \u2013 der Sternbildungsphase, in der auch unserer Sonne entstand. \u201cDie Sterne aus dieser Phase sind fast ausschlie\u00dflich solche, die aus der inneren Sternenscheibe nach au\u00dfen gewandert sind\u201d, berichten die Astronomen. \u201cDie solaren Zwillinge im Altersbereich von 4,5 bis sieben Milliarden Jahren zeigen Elementzusammensetzungen, die nahezu perfekt zu dem der Sonne passen. Das legt nahe, dass sie in sehr \u00e4hnlicher Umgebung wie die Sonne entstanden sind.\u201d Fr\u00fcheren Studien zufolge lag der Geburtsort der Sonne zwischen 16.300 und 19.500 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernt, also viel weiter innen als heute. Tsujimoto und seinem Team zufolge war die Sonne demnach Teil einer Massenmigration von Sternen, die aus diesem inneren Bereich der Sternenscheibe weiter nach au\u00dfen wanderten.<\/p>\n
Welche Rolle spielte der zentrale Balken?<\/p>\n
Doch dieses Szenario hat einen Haken: Wie viele Spiralgalaxien besitzt die Milchstra\u00dfe einen zentralen Balken \u2013 eine gerade Ansammlung besonders vieler Sterne und Gase. Sie bildet einen Transportweg f\u00fcr Gase und Staub, beeinflusst die Sternenbildung und auch die Bewegung von Sternen. Dabei wirkt der galaktische Balken wie eine Barriere, die die Wanderung von Sternen aus dem inneren Bereich der Galaxie nach au\u00dfen hemmt. \u201cAls Konsequenz daraus d\u00fcrften weniger als ein Prozent der auf gleichem galaktischem Radius wie die Sonne entstandenen Sterne im Laufe ihrer Lebenszeit die heutige Nachbarschaft der Sonne erreicht haben\u201d, erkl\u00e4ren die Astronomen. \u201cEntgegen dieser Erwartung zeigt unsere Altersverteilung statt einer Senke in diesem Altersbereich einen klaren Buckel.\u201d Demnach scheint der galaktische Balken die Massenmigration von Sonnenzwillingen aus dem inneren Bereich der Milchstra\u00dfe nicht blockiert zu haben \u2013 eher im Gegenteil.<\/p>\n
Nach Ansicht von Tsujimoto und seinen Kollegen deutet die massenhafte Ausw\u00e4rtsdrift der vier bis sechs Milliarden Jahre alten Sonnenzwillinge darauf hin, dass der Balken nicht nur keine Barriere bildete, er k\u00f6nnte die Wanderung sogar beg\u00fcnstigt haben. Dann m\u00fcsste der Milchstra\u00dfenbalken allerdings etwas sp\u00e4ter entstanden sein als bisher angenommen \u2013 erst vor rund sechs bis sieben Milliarden Jahren statt wie bisher angenommen vor mindestens acht Milliarden Jahren. \u201cDie Epoche der Balkenbildung k\u00f6nnte eine verst\u00e4rkte Sternbildung in der inneren Scheibe und eine anschlie\u00dfende radiale Migration ausgel\u00f6st haben\u201d, schreiben die Astronomen. Wie sie erkl\u00e4ren, gibt es einige Studien, die eine solche sp\u00e4tere und l\u00e4nger dauernde Balkenbildung in der Milchstra\u00dfe nahelegen. Die Massenmigration der Sonne und ihrer \u201cGeschwister\u201d k\u00f6nnte dies nun st\u00fctzen. Gleichzeitig erkl\u00e4rt dies, warum unsere Sonne heute so weit entfernt von ihrem Geburtsort steht.<\/p>\n
Quelle: Takuji Tsujimoto (National Astronomical Observatory of Japan, Osaka) et al., Astronomy and Astrophysics, doi: 10.1051\/0004-6361\/202658914<\/a><\/p>\n