Etwas ganz neues zu entdecken ist immer cool! Neue Entdeckungen zwingen uns dazu, auf eine neue Art und Weise über das Universum nachzudenken und dabei lernt man zwangsläufig neue Dinge. “Neu” ist allerdings in diesem Fall ein etwas unpassendes Adjektiv. Denn das, was Matthew Taylor von der Europäischen Südsternwarte und seine Kollegen kürzlich entdeckt haben, ist alles andere als neu. Es handelt sich um eine besondere Gruppe von Kugelsternhaufen und die gehören zu den ältesten Objekten im Universum. Die Kugelsternhaufen von Taylor und seinen Kollegen sind aber nicht nur alt, sondern vor allem auch dunkel. Dunkler als sie sein sollte – und dunkler als man es sich erklären kann.
Zu erklären, was ein “Kugelsternhaufen” ist, ist eigentlich ziemlich einfach. Wie der Name schon sagt, handelt es sich um eine kugelförmige Ansammlung von Sternen. Nicht so viele, dass gleich eine komplette Galaxie daraus werden würde. Typischerweise enthält ein Kugelsternhaufen ein paar Hunderttausend Sterne und man findet sie als Begleiter in den äußeren Bereichen großer Galaxien. Auch unsere Milchstraße ist von vielen Kugelsternhaufen umgeben: Knapp 150 von ihnen hat man bisher schon entdeckt.
Der Kugelsternhaufen M80 gehört zu unserer Milchstraße (Bild: NASA, The Hubble Heritage Team, STScI, AURA )
Den ersten Kugelsternhaufen hat man schon vor etwa 400 Jahren beobachtet, aber es ist heute immer noch vieles unverstanden, was diese Sternhaufen angeht (siehe hier für Details). Wir wissen immer noch nicht, warum sie so alt werden – die ältesten sind immerhin fast so alt wie das Universum selbst – und wie sie entstehen. Und dank der Arbeit von Taylor und seinen Kollegen sind nun noch ein paar weitere offene Fragen dazu gekommen.
Taylor et al haben die Kugelsternhaufen in der Umgebung der großen Galaxie Centaurus A beobachtet (“Observational Evidence for a Dark Side to NGC5128’s Globular Cluster System”). 125 dieser Haufen haben sie mit den Teleskopen der Europäischen Südsternwarte fotografiert und analysiert. Aus der Bewegung der Sterne in diesen Haufen kann man berechnen, wie viel Masse im gesamten Haufen enthalten sein muss. Das kann man mit der Beobachtung des Lichts vergleichen. Normalerweise sollte der Zusammenhang ja recht einfach sein: Je mehr Sterne, desto heller der Haufen und desto größer seine Masse. Und bei den Kugelsternhaufen mit kleineren Massen war dieser Zusammenhang auch gut erfüllt.
Aber bei den massereicheren Kugelsternhaufen die die Astronomen beobachtet hatten, zeigte sich ein anderes Bild: Sie waren dunkler, als sie sein sollten. Das von ihnen ausgehende Licht war geringer, als man es anhand ihrer Masse erwarten würde. Je massereicher die Kugelsternhaufen waren, desto ausgeprägter war dieses Missverhältnis. Irgendetwas sorgt dafür, dass diese Kugelsternhaufen dunkler erscheinen.
Centaurus A und ihre Kugelsternhaufen. Die “dunklen Kugelsternhaufen” sind im Bild rot markiert (Bild: ESO/Digitized Sky Survey. Acknowledgement: Davide de Martin)
Und idealerweise würde nun eine Erklärung folgen, die darlegt, was die Ursache dafür ist, dass diese neu entdeckten “dunklen Kugelsternhaufen” massereicher sind als sie erscheinen. Aber wie das so ist mit neuen Entdeckungen: Manchmal hat man eben erst mal keine Ahnung!
Aber natürlich haben Taylor und seine Kollegen ein paar Ideen. Für ein paar der “dunklen” Galaxien bräuchte es zum Beispiel keine besondere Erklärung, wenn man davon ausgeht, dass sich die Sterne dort ein wenig schneller bewegen als normalerweise üblich. Damit ersetzt man natürlich nur ein Rätsel durch ein anderes. Aber da die Entstehungsgeschichte der Kugelsternhaufen sowieso noch nicht völlig verstanden ist, kann es durchaus sein, dass bei manchen durch diverse dynamische Prozesse die Sterne ein wenig “angeschubst” worden sind. Auch größere schwarze Löcher in den Zentren der Kugelsternhaufen könnten dafür sorgen, dass die Sterne sich schneller bewegen. Supermassereiche schwarze Löcher wie in den Zentren der großen Galaxie erwartet man in den kleineren Kugelsternhaufen allerdings nicht. Aber vielleicht hat man die Größe der schwarzen Löcher die dort entstehen können, ja auch bisher unterschätzt.
Schwarze Löcher oder überdurchschnittlich schnelle Sterne können aber nur bis zu einem gewissen Grad als Erklärung her halten. Bei den massereichsten der dunklen Kugelsternhaufen klappt das nicht mehr. Hier muss tatsächlich mehr Masse vorhanden sein als man sehen kann, denn ansonsten wären die Haufen schon längst auseinander geflogen. Masse die man nicht sehen kann trifft man natürlich nicht das erste Mal in der Astronomie. Diese Dunkle Materie kennt man schon seit den 1930er Jahren. In Kugelsternhaufen hat man sie bis jetzt aber nicht vermutet oder zumindest nicht in allzu großen Mengen. Auch hier wird man also vielleicht umdenken müssen.
Fest steht, dass diese Kugelsternhaufen vorhanden sind und das sie dunkel sind. Warum das so ist, wird noch herauszufinden sein. Als nächstes werden die Astronomen daher weitere Galaxien beobachten und nachsehen, ob sich die Kugelsternhaufen dort ebenso verhalten, wie bei Centaurus A. Und je mehr Daten gesammelt werden, desto näher wird man einer Erklärung kommen!
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