Unerwartet fremd: Etwa die Hälfte aller Atome in der Milchstraße – und in unseren Körpern – könnte aus anderen Galaxien stammen. Die „fremde“ Materie gelangte erst mit intergalaktischen Winden in die Milchstraße und ermöglichte hier die Sternbildung, wie eine Simulation nahelegt. Dieser Materie-Import könnte zeitweise sogar die dominierende Rolle für die Galaxienentwicklung im Universum gespielt haben, mutmaßen die Astronomen.

Unsere Milchstraße schwebt nicht isoliert im All: Sie ist von zahlreichen Zwerggalaxien umgeben, in weiterer Entfernung liegen zudem größere Nachbarn wie die Andromedagalaxie. Schon länger gibt es Hinweise darauf, dass es zwischen den Galaxien auch einen Materie-Austausch gibt: Die Milchstraße saugt Gasströme von ihren kleinen Nachbarn ab und „klaut“ ihnen sogar Sterne.

Galaktischen Winden auf der Spur

Welches erstaunliche Ausmaß dieser intergalaktische Austausch erreichen kann, haben nun Daniel Anglés-Alcázar von der Northwestern University und seine Kollegen entdeckt. Für ihre Studie nutzten sie eine numerische Simulation, die realistische 3D-Modelle von Galaxien, den sie prägenden Prozessen und von intergalaktischen Winden erzeugt.

„Wir konnten so den Ursprung von Sternen zurückverfolgen und feststellen, ob sich der Stern aus Materie der Galaxie bildete oder ob er aus Gas aus einer anderen Galaxien entstand“, erklärt Anglés-Alcázar.

50 Prozent wurde eingeweht

Es zeigte sich: Galaxien wie unsere Milchstraße sind überraschend stark durch solche intergalaktischen Winde geprägt. Sie geben ständig große Mengen an Gas und Staub ab, die dann mit den Winden teilweise wegtransportiert und teilweise wieder ins Galaxienzentrum zurückgelenkt werden. „Dieses Wind-Recycling dominiert die Gasakkretion während eines Großteils der Galaxienentwicklung“, berichten die Astronomen.

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Simulation von Gastransfers zwischen Galaxien durch intergalaktische Winde (grün) © Daniel Anglés-Alcázar/ Northwestern University

Die Simulationen enthüllten, dass rund 30 Prozent der in Sternen gebundenen Materie einst aus dem eigenen Galaxienwind recycelt wurde. Weitere 50 Prozent jedoch sind fremden Ursprungs: Diese Atome wurden vom intergalaktischen Wind aus fremden Galaxien eingeweht. Diese Gasströme bewegen sich mit einigen hundert Kilometern pro Sekunde durch den Weltraum und können im Laufe von Millionen von Jahren selbst die weiten Entfernungen zwischen Galaxien überbrücken.

Milchstraße zur Hälfte „fremd“

Das aber bedeutet: Auch unsere Milchstraße könnte zur Hälfte aus „fremder“ Materie bestehen. „Es ist sehr wahrscheinlich, dass ein Großteil der Milchstraßen-Materie einst in anderen Galaxien war“, sagt Anglés-Alcázar. „Sie wurde dann von starken Winden herausgerissen, durch den intergalaktischen Raum getragen und fand dann eine neue Heimat in der Milchstraße.“

Die Hälfte aller Atome in unserer Heimatgalaxie, dem Sonnensystem und auch auf der Erde könnten demnach aus Galaxien stammen, die bis zu einer Million Lichtjahre entfernt lagen und teilweise noch liegen. Sie lieferten der Milchstraße im Laufe der Zeit das Baumaterial für neue Sterne und Planeten. „Damit bestehen auch wir zum großen Teil aus extragalaktischer Materie“, so Anglés-Alcázar.

Animation des intergalaktischen Transfers von Materie von benachbarten Zwerggalaxien zur Milchstraße. © Daniel Anglés-Alcázar/ Northwestern University

Neue Sicht auf Galaxienwachstum

„Diese Ergebnisse transformieren unser Verständnis darüber, wie sich die Galaxien nach dem Urknall bildeten“, sagt Koautor Claude-André Faucher-Giguère von der Northwestern University. Denn schon länger vermuten Astronomen, dass Materietransfer, beispielsweise durch Galaxienkollisionen eine treibende Kraft bei der Entstehung großer Galaxien war.

Doch jetzt wird klar, dass auch der eher unauffällige Galaxienwind hierbei eine tragende Rolle spielte. Vor allem in der kosmischen Neuzeit könnten diese Gasströme sogar der dominierende Prozess gewesen sein, wie die Astronomen erklären.

„Unsere Ursprünge sind viel weniger lokal als wir zuvor dachten“, sagt Faucher-Giguère. „Diese Studie gibt uns einen Eindruck davon, wie die Dinge um uns herum selbst mit weit entfernten Himmelsobjekten verbunden sind.“ (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2017; doi: 10.1093/mnras/stx1517)

27. Juli 2017