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Entstehung der Milchstraße

vor etwa 13 Milliarden Jahren Die Milchstraße

Kurz gesagt

Die Milchstraße entstand nicht gleich in der Spiralform, die wir heute sehen. Kleine Systeme aus Sternen und Gas verschmolzen nach und nach, während immer neue Sterne entstanden. Ihre Scheibe, der Halo und die Spiralarme sind das Ergebnis einer Geschichte, die Milliarden Jahre gedauert hat.

Warum das wichtig ist Unsere Galaxie ist das große „kosmische Zuhause“, in dem das Sonnensystem liegt.

Quelle: ESA, „Gaia finds parts of the Milky Way much older than expected“

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Bild: Entstehung der Milchstraße (Die Milchstraße) — Bild, mit KI für Storiascopio erstellt

Lernblatt etwa 5 Minuten Lesezeit

Die Geschichte

Der Milchstreifen am Himmel

Wenn du in einer mondlosen Nacht weit weg von den Lichtern der Stadt gehst, siehst du einen breiten hellen Streifen, der den Himmel überquert. Die alten Griechen nannten ihn „Milchkreis“; nach dem Mythos war es Milch, die aus der Brust der Göttin Hera gespritzt war. Von diesem griechischen Wort kommt auch der Name aller Galaxien. Im Jahr 1610 richtete Galileo Galilei sein Teleskop auf diesen Streifen und begriff, dass er aus unzähligen Sternen bestand, die zu klein und zu nah beieinander sind, um sie mit bloßem Auge zu unterscheiden.

Was wir sehen, ist die Milchstraße von innen betrachtet. Wir befinden uns in einer Scheibe aus Sternen: Wenn wir entlang der Scheibe schauen, sehen wir sehr viele, einen hinter dem anderen, und sie bilden den Streifen. Die Astronomen schätzen, dass unsere Galaxie zwischen 100 und 400 Milliarden Sterne enthält und etwa 100.000 Lichtjahre breit ist, das Licht braucht also etwa 100.000 Jahre, um sie zu durchqueren. Die Sonne liegt in einem Spiralarm, etwa 26.000 Lichtjahre vom Zentrum entfernt, und umkreist die Galaxie in etwa 230 Millionen Jahren einmal.

Eine aus Stücken zusammengesetzte Galaxie

Die Milchstraße ist nicht schon in der heutigen Form entstanden. Lange Zeit wussten die Astronomen wenig darüber, wie sie begann, aber in den letzten Jahren kam der Durchbruch, dank des Satelliten Gaia der Europäischen Weltraumorganisation, der 2013 gestartet wurde. Gaia hat Position und Bewegung von fast zwei Milliarden Sternen gemessen und so die detaillierteste dreidimensionale Karte erstellt, die es je gab.

Diese Daten haben gezeigt, dass sich die dicke Scheibe der Galaxie vor etwa 13 Milliarden Jahren zu bilden begann: Der Kern der Galaxie war schon weniger als eine Milliarde Jahre nach dem Urknall im Entstehen. Dann wuchs die Galaxie unregelmäßig, wie ein Dorf, das größer wird, indem es die Nachbardörfer aufnimmt. Gruppen von Sternen und Gas, also kleinere Galaxien, näherten sich und wurden von der Schwerkraft der Milchstraße eingefangen.

Eine der wichtigsten Begegnungen fand nach den Schätzungen vor etwa 10 Milliarden Jahren statt: Eine Zwerggalaxie, Gaia-Enceladus genannt (oder Gaia-Wurst, nach der Form, die ihre Sterne in Diagrammen zeichnen), verschmolz mit der Milchstraße. Ihre Sterne wurden zum Teil im Halo verstreut, dem äußeren, fast kugelförmigen Bereich der Galaxie, und ihre „gegenläufige“ Bewegung hat es erlaubt, sie zu erkennen. Andere Zwerggalaxien fallen noch heute ein: Die Sagittarius-Zwerggalaxie wird langsam auseinandergerissen.

Die Scheibe und die Arme

Mit der Zeit setzte sich das Gas in einer dünnen, rotierenden Scheibe ab, und in dieser Scheibe entstanden weiter Sterne. Die Spiralarme sind Dichtewellen, die durch die Scheibe ziehen, wie Verkehrswellen auf einer Straße: Das Gas wird zusammengedrückt, und neue Sterne entstehen. In der Mitte gibt es einen Balken aus Sternen und, ganz innen, ein riesiges Schwarzes Loch namens Sagittarius A*, dessen Masse etwa 4 Millionen Mal so groß ist wie die der Sonne. Im Jahr 2020 ging der Nobelpreis für Physik an Reinhard Genzel und Andrea Ghez, weil sie jahrelang die Bahnen der Sterne um dieses Schwarze Loch verfolgt hatten.

Eine Entdeckung des 20. Jahrhunderts

Bis 1920 dachten viele Astronomen, die Milchstraße sei das ganze Universum. Im Jahr 1924 maß Edwin Hubble mit dem großen Teleskop auf dem Mount Wilson in Kalifornien die Entfernung eines leuchtenden Flecks namens Andromeda und begriff, dass er zu weit weg war, um zu unserer Galaxie zu gehören: Es war eine andere Galaxie. Mit einem Schlag wurde das Universum riesig: Die Milchstraße war eine Galaxie unter vielen. Heute schätzt man, dass es im beobachtbaren Universum Hunderte Milliarden davon gibt, oder mehr.

Die Milchstraße steht nicht still. Sie nähert sich Andromeda, der nächsten großen Galaxie, mit einer Geschwindigkeit von etwa 110 Kilometern pro Sekunde. In einigen Milliarden Jahren könnten die beiden Galaxien verschmelzen, auch wenn neuere Studien sagen, dass das nicht sicher ist. Für die Sterne besteht keine Gefahr: Sie sind so weit voneinander entfernt, dass fast keiner mit einem anderen zusammenstoßen würde.

Warum es geschah

Galaxien gibt es, weil die Schwerkraft die Materie sammelt. Nach dem Urknall bildete die Dunkle Materie ein Netz aus Klumpen, und in diese Klumpen fiel das Gas, das abkühlte und Sterne hervorbrachte. Diese ersten Gruppen, klein und unregelmäßig, sind die Bausteine, aus denen die Galaxien entstehen.

Große Galaxien wachsen auf zwei Arten: indem sie andere, kleinere Galaxien aufnehmen (die Verschmelzungen) und indem sie weiter Sterne aus dem Gas bilden, das auf die Scheibe fällt. Die Milchstraße ist beide Wege gegangen, wie die Spuren der eingefangenen Galaxien zeigen.

Die dünne Spiralscheibe entsteht, wenn sich das Gas beim Drehen abflacht: ein bisschen wie der Pizzateig, wenn man ihn in der Luft wirbelt. Eine zu heftige Verschmelzung kann eine Scheibe zerstören; die Milchstraße hatte nach den ersten Milliarden Jahren eine verhältnismäßig ruhige Geschichte.

Was sich veränderte

Die Milchstraße ist unser Zuhause. In ihrer Scheibe entstand vor etwa 4,6 Milliarden Jahren das Sonnensystem. Es war ein geeigneter Ort: in einer Entfernung vom Zentrum, die nicht zu nah ist, wo die Sternexplosionen und die Strahlung schwächer sind und wo das Gas viele schwere Elemente enthält, weil die früheren Sterngenerationen sie erzeugt hatten.

Die Geschichte der Galaxie zu kennen hilft auch, unsere eigene zu verstehen. Die ältesten Sterne zu untersuchen heißt, die Elemente zu lesen, die im Gas waren, als sie entstanden, und zu verstehen, wie Kohlenstoff, Sauerstoff und Eisen dorthin kamen.

Heute wird die Karte von Gaia von Tausenden Forschenden benutzt. Sie dient dazu, Sterne mit Planeten, verborgene Haufen und alte Reste von Zwerggalaxien zu entdecken, und sie erlaubt es, die Geschichte der Milchstraße jedes Mal zu korrigieren, wenn sich die Daten verbessern.

Wichtige Menschen und Orte

Menschen

Galileo Galilei: Wissenschaftler aus Pisa (1564-1642). 1610 sah er mit dem Teleskop, dass die Milchstraße aus sehr vielen Sternen besteht.
Edwin Hubble: Amerikanischer Astronom (1889-1953). 1924 bewies er, dass Andromeda eine Galaxie außerhalb der Milchstraße ist.
Reinhard Genzel und Andrea Ghez: Astronomen, die 2020 den Nobelpreis für Physik erhielten, weil sie das Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie erforscht hatten.

Orte

Sagittarius A*: Das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße, etwa 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt.
Andromeda: Die nächste große Spiralgalaxie, etwa 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt: Mit bloßem Auge sieht man sie als kleinen hellen Fleck.
Mount Wilson, Kalifornien (Vereinigte Staaten): Die Sternwarte, wo Hubble mit einem 2,5-Meter-Teleskop die Entfernung von Andromeda maß.

Gut zu wissen

Das Wort „Galaxie“ kommt aus dem Griechischen und bedeutet „milchig“, genau wie „Milchstraße“.
Wenn die Milchstraße so groß wäre wie Italien, wäre das Sonnensystem so groß wie eine Münze.
Die Sonne hat seit ihrer Entstehung schon etwa zwanzig Runden um das Zentrum der Galaxie gedreht.
Mit bloßem Auge sieht man in einer dunklen Nacht etwa 2000 bis 3000 Sterne: Alle gehören zur Milchstraße.
Die Astronomen, die Gaia-Enceladus entdeckt haben, haben richtige „Archäologie“ im Weltraum betrieben: Sie erkannten die Sterne einer verschwundenen Galaxie allein an ihrer Art, sich zu bewegen.