Wie dunkle Zwerggalaxien entstehen

Große Galaxien wie unsere Milchstraße sind von einer Vielzahl dunkler Zwerggalaxien umgeben: Systemen mit wenigen Sternen, keinem Gas aber einem immensen Anteil an "Dunkler Materie". In die Modelle der Galaxienentstehung passten diese dunklen Zwerggalaxien bislang nicht hinein. Jetzt glaubt ein internationales Forscherteam das Rätsel ihrer Entstehung gelöst zu haben.

Palo Alto (USA)/Zürich (Schweiz) - Die Astronomen präsentieren im Fachblatt "Nature" das Ergebnis monatelanger Computersimulationen. Danach haben die großen Galaxien ihren Begleitern über Jahrmilliarden hinweg Gas und Sterne entrissen, so dass schließlich hauptsächlich Dunkle Materie in den Zwerggalaxien zurückblieb.

"Eine typische sphäroidale Zwerggalaxie enthält nur eine Million Sterne", erläutert Stelios Kazantzidis von der Stanford University, einer der beteiligten Forscher, "unlängst wurden sogar Systeme mit noch weniger Sternen in der Nachbarschaft der Milchstraße entdeckt." Zum Vergleich: Gewöhnliche Zwerggalaxien enthalten mehrere Milliarden, große Galaxien wie die Milchstraße sogar mehrere hundert Milliarden Sterne. Zudem enthalten die dunklen Zwerggalaxien im Gegensatz zu normalen Systemen fast kein Gas zwischen den Sternen.

Dadurch besitzen die sphäroidalen Zwerggalaxien den höchsten Anteil an Dunkler Materie im Kosmos. Während normale Galaxien zu etwa 15 Prozent aus gewöhnlicher und zu 85 Prozent aus Dunkler Materie bestehen, ist das Verhältnis Dunkle Materie zu gewöhnlicher Materie bei den sphäroidalen Zwerggalaxien um das Drei- bis Zehnfache größer. Die Dunkle Materie ist eine mysteriöse Substanz aus bislang unbekannten Elementarteilchen, die mit gewöhnlicher Materie -- also dem Stoff, aus dem Sterne, Planeten und Lebewesen besten -- nur über die Schwerkraft in Wechselwirkung tritt.

In den bisherigen Modellen für die Galaxienentstehung war es nicht möglich, zugleich den hohen Anteil an Dunkler Materie in den sphäroidalen Zwerggalaxien und ihre große Nähe zu großen Galaxien zu erklären. Die Simulationen von Kazantzidis und seinen Kollegen zeigen nun, dass es gerade die Nähe einer großen Galaxie ist, die zur Entstehung eines dunklen Zwergsystems führt. Demnach entstehen die kleinen Systeme nämlich als gewöhnliche Galaxien mit einem hohen Gasanteil. Bei wiederholten Vorübergängen an ihren übermächtigen Nachbarn wird ihnen dieses Gas jedoch entrissen. Auch ein Teil der ursprünglichen Sterne geht durch Gezeitenkräfte verloren. Die Dunkle Materie jedoch wird von diesen Vorgängen kaum beeinflusst und bleibt so als immer stärker dominierender Anteil in den Zwerggalaxien zurück.