Astronomen sagen, dass eine mysteriöse galaktische „Welle“ einst über die Erde hinweggespült haben könnte

Nun stellt sich heraus, dass die Radcliffe-Welle tatsächlich weht. Das behauptet ein am Dienstag in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichter Artikel.

Die Sternentstehungswolken steigen weit über die Ebene der Galaxie auf und sinken dann wieder ab. Diese Art von Schwingung ist als Wanderwelle bekannt, die damit vergleichbar ist, dass Sportfans „die Welle machen“, indem sie synchron von ihren Sitzen durch das Stadion springen.

„Diese Ausgabe der Welle – es gibt Papiere, die in der Vergangenheit darauf hinweisen –, aber jetzt ist sie festgenagelt. „Das ist ein Stein in der Wand, der nicht herauskommt“, sagte Bob Benjamin, ein Astronom an der University of Wisconsin in Whitewater, der nicht an dieser neuen Forschung beteiligt war. „Diese neueste Arbeit ist ein wirklich guter Schritt zum Verständnis des Ursprungs dieser Struktur.“

Diese Struktur befindet sich innerhalb unserer Galaxie und praktisch direkt nebenan. Es liegt in unmittelbarer Nähe – wenn man 500 Lichtjahre ausspucken könnte.

Die Geschichte hat eine weitere Wendung: Es scheint, dass unser Sonnensystem vor etwa 13 Millionen Jahren die Radcliffe-Welle durchlaufen hat. Und das könnte eine interessante Zeit für das Leben auf der Erde gewesen sein. In diesen Sternentstehungsregionen gibt es mehr als genug explodierende Sterne.

„Wir glauben, dass wir vor dreizehn Millionen Jahren ein Festival voller Supernovae erlebt haben könnten“, sagte die Co-Autorin der Studie, Catherine Zucker, Astrophysikerin am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Bis vor wenigen Jahren erkannte niemand, dass die vielen Sternentstehungswolken relativ nahe an der Sonne Teil einer zusammenhängenden Struktur waren. Das liegt daran, dass Astronomen entfernte Galaxien besser sehen können als die uns umgebende Galaxie, die Milchstraße. Es gibt kein Teleskop da draußen im intergalaktischen Raum, das ein paar Millionen Lichtjahre entfernt ist und wunderschöne Bilder der gesamten Galaxie aufnehmen könnte. (Wenn ja, gehört es nicht uns.)

„Es ist wirklich schwer, die Struktur Ihrer Hand zu erkennen, wenn Sie sie ganz nah an Ihr Gesicht halten“, erklärt Alyssa Goodman, Astronomieprofessorin in Harvard 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 Andromedagalaxie sehr ähnelt.

Das wolkenartige Band aus milchigem Licht, das man in einer klaren Nacht sehen kann – und das, wie Galileo vor vier Jahrhunderten mit einem Teleskop entdeckte, voller einzelner Sterne ist – ist eine Seitenansicht der Ebene unserer Heimatgalaxie. Die Galaxie ist eine pfannkuchenartige Scheibe, die, wenn man so will, aus einem relativ dicken Teig besteht. Wir sind mittendrin in der Mischung und können in alle Richtungen Sterne sehen, die Teil des Pfannkuchens sind.

Doch erst in den letzten Jahren ist es gelungen, eine präzise dreidimensionale 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 mit beispielloser Präzision die Entfernungen zu Millionen von Sternen in unserer Galaxie und ihre Bewegung relativ zueinander messen soll.

Die „Fixsterne“, wie Astronomen und Seefahrer sie nennen, sitzen nicht einfach nur im Weltraum. Alles ist in Bewegung. Unser Sonnensystem umkreist das Zentrum der Galaxie im Laufe von etwa 226 Millionen Erdenjahren einmal.

Anhand von Gaia-Daten beschrieben Joao Alves, Zucker, Goodman und sechs Kollegen die Radcliffe-Welle in einem Artikel in Nature aus dem Jahr 2020. Sie benannten es zu Ehren weiblicher Astronominnen des frühen 20. Jahrhunderts, die mit dem Radcliffe College in Verbindung standen, darunter die Radcliffe-Absolventin Henrietta Leavitt, die entdeckte, dass die periodische Aufhellung bestimmter Sterne Informationen über ihre Entfernung von der Erde kodierte.

Dieser Durchbruch war entscheidend für die Entdeckung, dass die faszinierenden „Spiralnebel“, die durch Teleskope beobachtet werden, tatsächlich Strukturen außerhalb der Milchstraße sind – unterschiedliche Galaxien in einem Universum, das noch größer ist als bisher angenommen.

Die Radcliffe-Welle scheint das Rückgrat (oder „Gasreservoir“, wie es in einem Artikel aus dem Jahr 2022 heißt) des Spiralarms unserer Galaxie zu sein, der unserer Sonne am nächsten liegt und als Orion-Arm oder lokaler Arm bekannt ist. Zusätzliche Updates von Gaia ermöglichten es Wissenschaftlern, theoretische Modelle zu erstellen um die Bewegung von Sternhaufen innerhalb der Welle zu verfolgen und ihre Wellenbewegungen aufzudecken.

Die große Frage ist nun: Warum winkt die Radcliffe-Welle?

„Wer hat das angeordnet?“ fragte Goodman.

Offensichtlich ist etwas passiert, das unsere galaktische Nachbarschaft gestört und den Himmel in Unordnung gebracht hat. Eine Möglichkeit besteht darin, dass etwas – vielleicht eine Zwerggalaxie – in die Milchstraße stürzte und einen großen Spritzer verursachte, und die Welle ist ein Welleneffekt.

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

„Es könnte sein, dass Sterne als Supernovae explodierten und das Gas und den Staub aus der Galaxienebene verdrängten“, sagte Ralf Konietzka, Doktorand in Harvard und Hauptautor der neuen Arbeit. Dieses wellenförmige Muster werde in einigen zehn Millionen Jahren verschwinden, sagte er.

Der Ritt der Erde durch die Welle

Hier muss noch weiter geforscht werden, sagen Zucker und ihre Kollegen – und weitere wissenschaftliche Arbeiten sind in Vorbereitung. In den geologischen Aufzeichnungen könnte es Anzeichen dafür geben, dass die Erde bei diesem vor langer Zeit stattfindenden Transit durch die Radcliffe-Welle von Supernova-Explosionen betroffen war.

Die Erde verfügt über ein Magnetfeld, das sie vor potenziell schädlicher Strahlung der Sonne schützt. Und der Sonnenwind der Sonne 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. Eine nahe gelegene Supernova könnte diese Blase, die sogenannte Heliosphäre, so stark komprimiert haben, dass unser Planet vollständig dem interstellaren Medium ausgesetzt war.

Der nächste Schritt besteht darin, in den geologischen Aufzeichnungen nach Anzeichen dafür zu suchen, dass die Erde mit einem Eisenisotop beworfen wurde, was auf eine Supernova vor etwa 13 Millionen Jahren zurückzuführen ist. Und dann vergleichen Sie das mit allem, was in den biologischen Aufzeichnungen interessant ist.

„Galaxien könnten sogar noch dynamischer sein, als wir bisher dachten“, sagte Konietzka.