Eine mysteriöse galaktische „Welle“ könnte einst die Erde verschlungen haben, sagen Astronomen

Nun stellt sich heraus, dass die Radcliffe-Welle tatsächlich wellt. Das behauptet A. Papier Veröffentlicht am Dienstag in der Zeitschrift Nature.

Sternentstehungswolken steigen weit über die Ebene der Galaxie auf und sinken dann wieder herab. Diese Art von Schwingung wird als Wanderwelle bezeichnet und ähnelt Sportfans, die eine „Welle“ erzeugen, indem sie in einem synchronisierten Muster durch das Stadion von ihren Sitzen springen.

„Dieses Wellenproblem – man kann in der Vergangenheit Veröffentlichungen finden, die sich darauf beziehen – aber es wurde jetzt gelöst. Das ist ein Ziegelstein in der Wand und er kommt nicht heraus“, sagte Bob Benjamin, ein Astronom an der University of Wisconsin in Whitewater war nicht Teil dieser neuen Forschung. „Die neueste Arbeit ist ein wirklich großer Schritt zum Verständnis des Ursprungs dieser Struktur.“

Diese Struktur befindet sich innerhalb und ungefähr in der Nähe unserer Galaxie. Es ist nur einen Katzensprung entfernt – wenn man 500 Lichtjahre ausspucken könnte.

Die Geschichte hat eine weitere Wendung: Unser Sonnensystem scheint vor etwa 13 Millionen Jahren eine Radcliffe-Welle durchlaufen zu haben. Das könnte eine interessante Zeit für das Leben auf der Erde gewesen sein. Diese Sternentstehungsregionen enthalten mehr als ihren gerechten Anteil an explodierenden Sternen.

„Wir glauben, dass wir vor dreizehn Millionen Jahren ein Fest der Supernova-Explosionen erlebt haben“, sagte Studienmitautorin Katherine Zucker, Astrophysikerin am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Bis vor ein paar Jahren war niemandem bewusst, dass die vielen Sternentstehungswolken relativ nahe an der Sonne Teil einer zusammenhängenden Struktur waren. Denn Astronomen können entfernte Galaxien besser sehen als die uns umgebenden Galaxien, nämlich die Milchstraße. Im intergalaktischen Raum, der einige Millionen Lichtjahre entfernt ist, gibt es kein Teleskop, das wunderschöne Bilder unserer gesamten Galaxie aufnehmen kann. (Wenn ja, ist er keiner von uns.)

„Es ist wirklich schwer, die Struktur Ihrer Hand zu erkennen, wenn Sie sie nah an Ihr Gesicht halten“, erklärt Alyssa Goodman, Professorin für Astronomie an der Harvard University und Mitautorin des neuen Berichts. „Wir können nicht außerhalb der Galaxie fliegen.“

Astronomen wissen seit einem Jahrhundert, dass die Milchstraße nur eine von vielen Galaxien ist. Sie wussten auch, dass unsere Galaxie eine große Spiralgalaxie ist, die der benachbarten Andromeda-Galaxie sehr ähnlich ist.

Das wolkige Band aus milchigem Licht, das Sie in einer klaren Nacht sehen können – das, wie Galileo vor vier Jahrhunderten mit einem Teleskop entdeckte, voller einzelner Sterne ist – ist eine Seitenansicht der Ebene unserer Heimatgalaxie. Eine Galaxie ist sozusagen eine pfannkuchenartige Scheibe aus relativ dickem Teig. Wir sind mittendrin und können die Sterne in alle Richtungen sehen, die Teil des Kuchens sind.

Aber erst in den letzten Jahren ist es möglich geworden, eine genaue 3D-Karte der Sterne und des Gases in unserem Teil der Galaxie zu erstellen. Dies ist zum Teil der Raumsonde Gaia der Europäischen Weltraumorganisation zu verdanken, die entwickelt wurde, um mit beispielloser Präzision die Entfernungen zu Millionen von Sternen in unserer Galaxie und ihre Bewegung relativ zueinander zu messen.

„Fixsterne“, wie Astronomen und Seefahrer sie nennen, existieren nicht nur im Weltraum. Alles ist in Bewegung. Unser Sonnensystem umkreist das galaktische Zentrum rund um die Uhr Ungefähr 226 Millionen Erdenjahre.

Anhand von Gaia-Daten beschrieben João Alves, Zucker, Goodman und sechs Kollegen die Radcliffe-Welle in… Papier 2020 in der Natur. Sie benannten es zu Ehren von Astronomen des frühen 20. Jahrhunderts, die mit dem Radcliffe College in Verbindung standen, darunter Radcliffe-Absolventin Henrietta Leavitt, die entdeckte, dass die periodische Helligkeit einiger Sterne Informationen über ihre Entfernung von der Erde kodiert.

Dieser Durchbruch war entscheidend für die Entdeckung, dass die interessanten „Spiralnebel“, die durch Teleskope beobachtet werden, tatsächlich Strukturen außerhalb der Milchstraße sind – einzelne Galaxien in einem ausgedehnteren Universum als bisher angenommen.

Die Radcliffe-Welle scheint die Wirbelsäule (oder „Gasbehälter„, heißt es in einem Artikel aus dem Jahr 2022) des Spiralarms unserer Galaxie, der unserer Sonne am nächsten liegt, bekannt als Orion-Arm oder lokaler Arm. Zusätzliche Aktualisierungen von Gaia haben es Wissenschaftlern ermöglicht, theoretische Modelle zu erstellen Um die Bewegung von Sterngruppen innerhalb der Welle zu verfolgen und ihre Wellen zu erkennen.

Die große Frage lautet nun: Warum gibt es die Radcliffe-Welle?

„Wer hat das bestellt?“ fragte Goodman.

Offensichtlich ist etwas passiert, das unsere galaktische Nachbarschaft gestört und Chaos am Himmel verursacht hat. Eine Möglichkeit besteht darin, dass etwas – vielleicht eine Zwerggalaxie – mit der Milchstraße kollidierte und einen großen Spritzer verursachte, und die Welle war ein Welleneffekt.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass eine Reihe von Supernovas – Sternexplosionen, die starke Strahlungsausbrüche aussenden – die Dinge durcheinander brachten. Oder es könnte eine Kombination mehrerer Faktoren sein.

„Die Sterne könnten als Supernovae explodiert sein und Gas und Staub aus der galaktischen Ebene geschleudert haben“, sagte Ralph Konetzka, Doktorand in Harvard und Hauptautor der neuen Studie. Er sagte, dieses Wellenmuster werde innerhalb einiger zehn Millionen Jahre verschwinden.

Reite durch die Welle über das Land

Zucker und ihre Kollegen sagen, dass hier noch mehr Forschungsbedarf besteht und dass es in naher Zukunft weitere wissenschaftliche Arbeiten geben wird. In den geologischen Aufzeichnungen könnte es Anzeichen dafür geben, dass die Erde bei diesem vor langer Zeit stattfindenden Transit der Radcliffe-Welle von Supernova-Explosionen betroffen war.

Die Erde verfügt über ein Magnetfeld, das dazu beiträgt, sie vor potenziell schädlicher Strahlung der Sonne zu schützen. Der Sonnenwind erzeugt eine große Schutzblase um das gesamte Sonnensystem, die uns vor gefährlichen Partikeln schützt, die von anderen Punkten in der Galaxie durch den Weltraum fliegen.

Aber hier verkompliziert „Interstellares Wetter“ das Bild. Die nahe gelegene Supernova könnte diese Blase, die Heliosphäre genannt wird, so weit komprimiert haben, dass unser Planet vollständig dem interstellaren Medium ausgesetzt war.

Der nächste Schritt besteht darin, die geologischen Aufzeichnungen auf Anzeichen dafür zu untersuchen, dass die Erde Eisenisotopen ausgesetzt war, was mit einer Supernova-Exposition vor etwa 13 Millionen Jahren vereinbar ist. Vergleichen Sie das dann mit allem Interessanten in den biologischen Aufzeichnungen.

„Galaxien könnten dynamischer sein, als wir bisher dachten“, sagte Konetzka.