Groningen – Amina Helmi ist eine Fossilienjägerin der besonderen Art: Die Forscherin von der Universität Groningen spürt nicht ausgestorbenen Tieren und Pflanzen nach, sondern verschwundenen Galaxien – genauer gesagt solchen, die von unserer Milchstraße verschlungen worden sind.

Unsere Heimatgalaxie hat sich nach heutigem Wissensstand vor etwa 13,6 Milliarden Jahren zu bilden begonnen, also nicht allzu lange nach dem Urknall selbst. Wie alle Galaxien in der Frühzeit des Universums war sie zunächst aber noch klein. Wachstum erfolgte zum einen durch die Bildung neuer Sterne, zum bedeutenderen Teil aber durch die Verschmelzung mit anderen kleinen Galaxien. Je größer die Milchstraße im Verhältnis zu ihren Nachbarn wurde, desto mehr geriet der Prozess vom Verschmelzen zum Verschlingen.

Offen blieb bei dieser allgemein anerkannten Theorie bislang, ob die Milchstraße sich kontinuierlich kleine bis kleinste Galaxien einverleibt hat und so konstant gewachsen ist – oder ob es ein singulärer Fressakt war, der den Löwenanteil des Wachstums gestellt hat. Mittlerweile verdichten sich die Anzeichen für Letzteres, berichtet Helmi. Sie glaubt herausgefunden zu haben, dass eine Verschmelzung mit einer relativ großen Galaxie vor zehn Milliarden Jahren entscheidend war.

Datenmengen durchforstet

Helmi analysiert die Positionen und Bahnen von Sternen in der Milchstaße ebenso wie deren chemische Zusammensetzung: Dies gibt Aufschluss darüber, ob man es mit einem "eingeborenen" Milchstraßenstern zu tun hat oder mit einem Zugereisten. Der Datensatz, den die Gaia-Sonde der ESA heuer bereitstellte, umfasste Messdaten zu etwa 1,7 Milliarden Sternen: jede Menge Material also, um sich ein Bild von der Zusammensetzung unserer Heimatgalaxie zu machen.

Bereits im Juni veröffentlichte das Team der Forscherin eine erste Studie, derzufolge einige kleinere Sternströme und ein großer "Blob" aus einander sehr ähnlichen Sternen festgestellt werden konnten – Hinweise also auf fünf kleine und eine große Galaxie, die in der Milchstraße aufgegangen sind.

Pump up the volume

Das Bild von der großen hat sich mittlerweile konkretisiert. In einer in "Nature" veröffentlichten Studie berichtet Helmi, dass die Milchstraße vor zehn Milliarden Jahren eine andere Scheibengalaxie verschlang, die etwa die Größe der heutigen Kleinen Magellanschen Wolke hatte – und immerhin ein Viertel der damaligen Milchstraße. Da die Milchstraße damals also noch weit von ihren heutigen Ausmaßen – etwa 200.000 Lichtjahre Durchmesser und 1,4 Billionen Sonnenmassen – entfernt war, war dies eine unverhältnismäßig üppige Mahlzeit.

Und sie blieb auch nicht ohne anhaltende Folgen: Die auf den Namen Gaia-Enceladus getaufte Ex-Galaxie (Enceladus bzw. Enkelados war ein Gigant aus der griechischen Mythologie und ein Sohn der Gaia) führte zu einer Verdickung der Milchstraßenscheibe. Die anhand ihrer chemischen Signatur als Importe identifizierten Sterne sind im Schnitt jünger als die in der Milchstraße selbst entstandenen: Die Scheibe der Milchstraße war zum Zeitpunkt der Verschmelzung also bereits ausgebildet, wurde durch das Material von Gaia-Enceladus aber erst durcheinandergewirbelt und schließlich "aufgepumpt".

Zudem dürfte laut der Studie der Großteil der Sterne im kugelförmigen Halo um die heutige Scheibe der Milchstraße von Gaia-Enceladus stammen. Anzeichen dafür ist laut der Forscherin, dass sich die Halo-Sterne in ihrer chemischen Zusammensetzung von den "Einheimischen" unterscheiden, untereinander aber sehr homogen sind – ein Hinweis auf einen gemeinsamen Ursprung.

Helmis Resümee: Das Verschlingen der Galaxie Gaia-Enceladus sei eines der zentralen Ereignisse in der Geschichte der Milchstraße gewesen. (jdo, 11. 11. 2018)