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Andromeda und ihr ungewöhnliches System aus Zwerggalaxien
Redaktion
/ Pressemitteilung des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP)
astronews.com
11. April 2025
Die Andromeda-Galaxie ist von einer Zwerggalaxien-Konstellation umgeben, die
sehr ungleichmäßig angeordnet sind. Eine jetzt vorgestellte Analyse
kosmologischer Simulationen zeigt, dass dieses Ausmaß an Asymmetrie nur in 0,3 %
vergleichbarer Systeme zu finden ist, was Andromeda zu einem auffälligen
Ausreißer im derzeitigen kosmologischen Paradigma macht.
Satellitengalaxien
der Andromeda-Galaxie (M 31): Die Darstellung
zeigt die ungleichmäßige Verteilung der 37
bekannten Begleitgalaxien – konzentriert auf
einer Seite von M31. Der weiße Pfeil markiert die
Richtung zur Milchstraße.
Bild: Kosuke
Jamie Kanehisa, AIP
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Die räumliche
Verteilung von Galaxien liefert entscheidende Erkenntnisse über die Kosmologie
und die Physik der Dunklen Materie. Nach dem kosmologischen Standardmodell
verschmelzen kleine Galaxien im Laufe der Zeit in einem chaotischen Prozess zu
größeren Galaxien und hinterlassen Schwärme von kleinen Zwerggalaxien, die in
einer fast zufälligen Anordnung massive Wirtsgalaxien umkreisen. Doch neue
Forschungen am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) zeigen, dass die
Satellitengalaxien der benachbarten Andromeda-Galaxie (M 31) überraschende und
bisher unerklärte Eigenschaften haben. Anstatt zufällig um ihre Wirtsgalaxie
herum verteilt zu sein, wie es das Standardmodell der Kosmologie vorhersagt,
sind über 80 % dieser Zwerggalaxien auf einer Seite der Andromeda-Galaxie
konzentriert.
Ein kürzlich veröffentlichter Datensatz mit homogenen
Entfernungsmessungen für 37 Andromeda-Satelliten verdeutlicht diese unerwartete
Anordnung. Mit nur einer Ausnahme liegen alle Andromeda-Satelliten innerhalb
eines 107-Grad-Kegels, der auf die Milchstraße zeigt - eine Region, die nur 64 %
der Umgebung der Wirtsgalaxie abdeckt. Bisher war unklar, ob diese eigenartige
Konfiguration das aktuelle kosmologische Modell infrage stellt oder in den
Bereich der kosmischen Varianz fällt. "Diese Asymmetrie blieb bestehen und wurde
sogar noch ausgeprägter, als leuchtschwächere Galaxien entdeckt und ihre
Entfernungen verfeinert wurden", erklärt Kosuke Jamie Kanehisa, Doktorand am AIP
und Hauptautor der Studie. "Unsere Analysen zeigen, dass ein solches Muster in
aktuellen kosmologischen Simulationen extrem selten ist."
Moderne kosmologische
Simulationen, die die Entwicklung von Galaxien über die kosmische Zeit hinweg
verfolgen, sind ein wertvolles Instrument zur Vorhersage und zum Vergleich von
Galaxiensystemen im kosmologischen Standardrahmen. "Mithilfe von zwei bekannten
Simulationen haben wir nach Andromeda-ähnlichen Wirtsgalaxien gesucht und die
räumliche Verteilung ihrer Zwergsatelliten mithilfe spezieller Metriken zur
Quantifizierung der Asymmetrie analysiert. Der Vergleich der beobachteten
Konfiguration von Andromeda mit diesen simulierten Modellen ergab, dass die
Verteilung der Satelliten außerordentlich selten ist", sagt Dr. Marcel S.
Pawlowski vom AIP. "Wir müssen mehr als dreihundert simulierte Systeme
betrachten, um nur eines zu finden, das in seiner Asymmetrie ähnlich extrem ist
wie das beobachtete."
Das macht Andromeda zu einem extremen Ausreißer, der den
kosmologischen Erwartungen widerspricht. Die Asymmetrie von Andromeda wird noch
verblüffender, wenn man sie mit einem anderen ungewöhnlichen Merkmal kombiniert:
Die Hälfte seiner Satelliten umkreist gemeinsam eine dünne, flache Struktur, die
an Planeten erinnert, die die Sonne umkreisen. Die Koexistenz einer solchen
Ebene von Satellitengalaxien und einer schiefen Satellitenverteilung ist im
kosmologischen Standardmodell äußerst ungewöhnlich. Dies wirft die Frage auf, ob Andromedas Entwicklungsgeschichte eine einzigartige Anomalie ist oder ob unser
Verständnis der Galaxienbildung auf kleinen Skalen unvollständig ist.
Obwohl
diese Ergebnisse die aktuellen kosmologischen Theorien in Frage stellen, hängen
sie stark von der Genauigkeit der zugrundeliegenden Simulationen ab, die dadurch
begrenzt sind, wie gut sie die Sternphysik und die Galaxienentwicklung
modellieren. Die nächsten Schritte bestehen darin festzustellen, ob Andromedas
Konfiguration ein einzigartiger Ausreißer ist oder ob es anderswo ähnlich
asymmetrische Galaxiensysteme gibt. Bemühungen, entfernte Systeme zu untersuchen
und nach vergleichbaren Strukturen zu suchen, sind bereits im Gange, und
Durchmusterungen der nächsten Generation wie Euclid werden diese Suche
beschleunigen.
Darüberhinaus wird eine weitere Analyse der
Entwicklungsgeschichte von Andromeda dazu beitragen, herauszufinden, ob solche
extremen Asymmetrien in einem von Dunkler Materie dominierten Universum auf
natürliche Weise entstehen können - und warum sie in aktuellen Simulationen
nicht vorkommen.
Über ihre Studie berichtet das Team in einem Fachartikel, der in Nature
Astronomy erschienen ist.
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