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Wie unser heimatliches Sternensystem entstand, verstehen die Astronomen heute recht gut – dank Hubble. Dies ist in des Namens doppelter Bedeutung zu verstehen: Einmal lieferte der US-Astronom Edwin Hubble in den 20er-Jahren einen entscheidenden Beitrag zum Verständnis der „Gasnebel“ im All, deren Wesen bis dahin unklar war. Dann leistete das nach Hubble benannte Weltraumteleskop mit seiner berühmten „Deep Field“-Aufnahme von 1995 den entscheidenden Beitrag, der im Puzzle der Galaxienentstehung fehlte.

Die Sonne im Mittelpunkt

Die Beschaffenheit unserer Milchstraße erahnte bereits der griechische Philosoph Demokrit (geb. 460 v. Chr.; er prägte auch den Begriff des Atoms). Er vermutete, dass das breite, helle Band am Nachthimmel aus einer Vielzahl weit entfernter Sterne bestehen könnte. Bestätigt wurde seine Idee erst zu Beginn des 17 Jahrhunderts, als das Fernrohr erfunden wurde. Eineinhalb Jahrhunderte später zeichnete der deutsch-britische Astronom Sir William Herschel anhand seiner Sternbeobachtungen eine einfache Karte der Milchstraße mit der Sonne im Mittelpunkt.

Die endgültige Erkenntnis über Größe und Aufbau des galaktischen Systems verdanken wir schließlich Edwin Hubble. Er wies durch Beobachtungen am Mount-Wilson-Observatorium nach, dass der Andromeda-Nebel – der galaktische Nachbar unserer Milchstraße – weit außerhalb derselben liegt. Damit war klar, dass die diffusen Nebelflecke, die sich in Abständen am Himmel fanden, eigenständige Sternsysteme sein mussten. Im Umkehrschluss hieß das, dass unsere Milchstraße selbst ein solches System ist.

Eine der größten Galaxien

Heute wissen die Himmelsforscher, dass unsere galaktische Heimat zu den größeren Galaxien zählt. Sie besitzt zwischen 100 und 400 Milliarden Sterne (die Schätzungen schwanken stark), hat cirka 100 000 Lichtjahre Durchmesser und besteht neben den Sternen auch aus Gas, Staub und Dunkler Materie. Sie galt lange als Spiralnebel von ähnlicher Form wie die Andromeda-Galaxie. Mittlerweile gilt als wahrscheinlicher, dass es sich um eine „Balkenspirale“ handelt. Vom Kern solcher Systeme aus verläuft ein gerades, balkenförmiges Sternenband nach außen. Von ihm zweigen dann die Spiralarme ab. Daneben gibt es noch amorphe Sternenballungen, so genannte elliptische Galaxien.

Lange Zeit war unklar, wie Galaxien entstehen. Die Astronomen zeichneten zunächst folgendes Bild: Im Urknall bildeten sich die unsichtbare Dunkle Materie und die sichtbare, aus Atomen bestehende Materie. Die Dunkle Materie verdichtete sich zufallsbestimmt an manchen Stellen. Entsprechend wurde dort die Schwerkraft stärker und zog mehr normale Materie an. Ein Netz aus Materieklumpen entstand, durchbrochen von großen Leerräumen. Die verdichteten Gasmassen wurden zu den Saatkörnern der Sterne und Galaxien.

Eine Scheibe, die langsam rotierte

Zunächst glaubten die Forscher, dass Galaxien entstanden, wenn große Gasklumpen sich unter dem Einfluss ihrer eigenen Schwerkraft immer weiter verdichteten und schließlich kollabierten. Das heißt, ihre Gasmassen strömten in das Innere des Klumpens. Dieser Prozess verlief nicht symmetrisch. Deshalb ballten sich die Gasmassen nicht zu einer Kugel zusammen, sondern sammelten sich in einer Scheibe, die langsam zu rotieren begann. Ursache dafür war die Erhaltung des Drehimpulses der ursprünglichen Gaswolke. In der neu entstandenen Scheibe gab es wiederum lokale Verdichtungen im Gas. Diese klumpten immer rascher zusammen, bis in ihren Zentren Druck und Temperatur riesige Werte erreichten. Nun setzten Kernfusionsreaktionen ein – die ersten Sterne in der Galaxie leuchteten auf.

Inzwischen aber setzte sich ein neues Szenarium durch. Die Deep-Field-Aufnahme hatte enthüllt, dass es im frühen Universum so gut wie gar keine voll ausgebildeten Galaxien gibt. Dafür fanden sich unzählige „Protogalaxien“ – kleine Gasnebel, in denen die Sternentstehung gerade eingesetzt hatte. Diese standen im frühen, noch viel kleineren Universum recht eng beieinander. Gezogen von der Gravitation konnten sie leicht miteinander verschmelzen. Aus der Masse dieser galaktischen Bausteine wuchsen rasch die heute bekannten großen Sternsysteme heran. Ein Indiz dafür liefern neuere astronomische Beobachtungen von Andromeda. Unsere Nachbargalaxie besitzt offenbar einen Doppelkern. Dies deutet darauf hin, dass sie aus der Kollision zweier massereicher Galaxien entstanden ist.

Wann die Milchstraße entstanden ist, ist schwer zu sagen

Heute gilt das Modell des „hierarchischen Wachstums“ als gesichert. Es ist aber schwierig, ein exaktes „Baujahr“ der Milchstraße anzugeben. Denn die ersten Protogalaxien formten sich schon kurz nach dem Urknall, der sich vor 13,7 Milliarden Jahren ereignete. Dennoch wagten einige Astronomen unlängst anhand verschiedener Beobachtungen eine Altersbestimmung. Nach ihren Berechnungen ist unsere Milchstraße etwa 13,6 Milliarden Jahre alt – das bedeutet, dass sie sich nur 100 Millionen Jahre nach der Urexplosion zu bilden begonnen hat. Daneben blieben viele der Zwerggalaxien übrig. In der „lokalen Gruppe“, zu der neben der Milchstraße und Andromeda noch der Spiralnebel M33 zählt, kennen die Astronomen etwa 40 solcher Zwerggalaxien. Von einigen blieb nur noch ein armseliger Sternhaufen in der Milchstraße – ein klares Zeichen, dass diese ihre kleinen Begleiter verschlingt und dadurch wächst.

Heimat im Spiralnebel

Unsere Heimatgalaxis ist, wie schon gesagt, ein Spiralnebel. Wie aber konnte sie ihre prächtigen Arme entfalten? Auch hierfür gibt es ein Modell: Eine Galaxie rotiert nicht starr wie ein Rad. Stattdessen kreisen manche Bereiche schneller als andere um das Zentrum. Dabei verdichtet sich die Materie an einigen Stellen, an anderen verdünnt sie sich. Aus diesem Wechselspiel bilden sich stehende Dichtewellen (etwa wie Schallwellen in Luft), die in der galaktischen Scheibe umherlaufen. Sie winden sich spiralförmig um den dicht mit Sternen bepackten Kern der Milchstraße. Darin sammelt sich die galaktische Materie, darunter auch viele Sterne. Ihr Licht zeichnet den Verlauf der Dichtewellen nach, was den Spiralgalaxien ihr majestätisches Erscheinungsbild am Firmament verleiht.

Kollision mit der Andromeda-Galaxie

Neben ihrer Entstehung kennen die Astronomen inzwischen auch das künftige Schicksal unserer Milchstraße: Sie wird in etwa drei Milliarden Jahren mit der Andromeda-Galaxie kollidieren. Zunächst umkreisen sich beide Sternsysteme, den kosmischen Reigen dirigiert die wechselseitige Anziehungskraft. Dabei werden sie stark deformiert. Sterne und Staub werden aus den Spiralen gerissen, so dass galaktische Schweife entstehen. Der Zusammenprall komprimiert Gasmassen. Als Folge setzt ein wahres Feuerwerk durch neu aufflammende Sterne ein. Schließlich verschmelzen beide zu einer riesigen elliptischen Galaxie, die weiter im All ihre Bahn zieht.

Bei der Milchstraße handelt es sich um eine Spiralförmige Galaxie. Von oben betrachtet hätte sie die Form eines Feuerrades mit vier Hauptarmen. Umgeben ist die Milchstraße von einer kugelförmigen Sphäre, dem Halo. Zudem ist der Halo von einer Korona umschlossen, die von dünnen Wasserstoffplasma gebildet wird.
Die Seitenansicht entspräche einer Scheibe mit einer kugelförmigen Verdickung in der Mitte. Die Ausdehnung der Milchstraße beträgt in ihrem Hauptteil 100. 000 Lichtjahre. An den Rändern, also den Spiralarmen, ist sie 3. 000, in der Mitte über 15. 000 Lichtjahre stark.
Auch der Kernbereich der Galaxie ist nur schwierig zu beobachten, da interstellare Materie (Dunkelwolken) einen Blick auf das Zentrum auch mit großen optischen Teleskopen nicht zulässt. Allerdings ist eine Beobachtung nicht ganz unmöglich, so kann man beispielsweise mit Radioteleskopen Messungen machen.

Alle 100 Milliarden Sterne unserer Galaxie drehen sich mit den Spiralarmen um den zentralen Kern. Deutlich lassen sich vier hauptsächliche Arme bestimmen, denen man die Namen Cygnus-, Perseus-, Orion-, und Sagittarius - Arm gegeben hat. Unser Sonnensystem befindet sich am Rand des Orion - Armes.
So wie sich die Erde um die Sonne dreht, rotiert das gesamte Sonnensystem gemeinsam mit allen Sternen um das Zentrum der Milchstraße. Ohne die Drehbewegung der Sterne würde die Galaxie in einigen 100 Millionen Jahren in sich zusammenstürzen. nach oben

„Eine grosse Teleskop-Öffnung ist durch nichts zu ersetzen, ausser durch eine noch grössere!"