Eine Kollision, die sich in den Anfängen der Milchstraße ereignete, hat bis heute erkennbare Spuren hinterlassen – fast 12 Milliarden Jahre später.
Unsere Galaxie hatte nicht immer ihre heutige Größe. Sie wuchs, indem sie Sterne bildete, aber auch kleinere Galaxien aufnahm. Astronomen haben nun eine der ältesten Episoden dieser Geschichte genauer bestimmt. Sie soll sich vor etwa 11,8 Milliarden Jahren ereignet haben, also 1,8 Milliarden Jahre vor einer anderen großen, bereits bekannten Verschmelzung.
Künstlerische Darstellung der Kollision zwischen der jungen Milchstraße und der Zwerggalaxie Low-energy-Kraken-Heracles vor etwa 12 Milliarden Jahren.
Bildnachweis: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)
Die aufgenommene Galaxie existiert nicht mehr als eigenständiges Objekt. Die Forschenden tauften sie Low-energy-Kraken-Heracles oder LKH. Sie soll Sterne mit einer Gesamtmasse von etwa 500 Millionen Sonnenmassen enthalten haben. Zu jener Zeit entsprach diese Menge einem bedeutenden Anteil der jungen Milchstraße. Die Begegnung trug daher sehr früh zu ihrer Entstehung bei.
Wie lässt sich ein so altes Ereignis rekonstruieren? Das Team untersuchte 39 Kugelsternhaufen in den inneren Regionen unserer Galaxie. Diese sehr dichten Gruppen umfassen jeweils Zehntausende bis mehrere Millionen Sterne. Ihr hohes Alter macht sie zu Zeugen von Epochen, aus denen die übrigen Spuren weitgehend verschwunden sind.
Die Beobachtungen des Weltraumteleskops Hubble ermöglichten es, das Alter dieser Sternhaufen und ihre chemische Zusammensetzung präzise zu bestimmen. Die Forschenden verglichen insbesondere ihren Anteil an Elementen, die schwerer als Helium sind. Auch die Daten der Gaia-Mission halfen dabei, die verschiedenen Populationen von Sternhaufen im Herzen der Milchstraße zu unterscheiden.
Dabei traten drei Gruppen hervor. Eine entspricht den Sternhaufen, die in der jungen Milchstraße entstanden sind. Eine andere wird mit Gaia-Sausage-Enceladus in Verbindung gebracht, einer vor etwa 10 Milliarden Jahren aufgenommenen Galaxie. Dazwischen liegt eine dritte Population, deren Alter und Zusammensetzung auf einen anderen Ursprung hindeuten: LKH.
Der Großteil ihrer stellaren Materie dürfte sich in den innersten 6 Kiloparsec der Milchstraße wiedergefunden haben, also in einem Bereich von etwa 19.600 Lichtjahren um das galaktische Zentrum.
Die Arbeit wird mit neuen Kugelsternhaufen fortgesetzt, die Hubble beobachtet hat. Ihre Altersbestimmung könnte es ermöglichen, weitere alte Verschmelzungen zu identifizieren und die Chronologie der ersten Entstehungsphasen der Milchstraße schrittweise zu präzisieren.