Milchstraße: Wo die Sternbildung endet

Galaktischer Bruch: In unserer Milchstraße entstehen neue Sterne nicht überall – es gibt eine Außengrenze der sternbildenden Zone. Wo genau diese liegt, haben Astronomen jetzt ermittelt. Ihre Analysen zeigen, dass die Altersverteilung der Sterne eine U-förmige Kurve bildet – erst nimmt das Alter nach außen hin ab, dann wieder zu. Der Knick in dieser Kurve liegt rund 36.000 bis 39.000 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernt, wie das Team ermittelte. Dies markiert den lange unbestimmten Außenrand der sternbildenden Zone.

Unsere Sonne und die meisten anderen Sterne der Milchstraße liegen in der „dünnen Scheibe“ – der Hauptebene unserer Galaxie. In dieser rund 1000 bis 1300 Lichtjahre dicken Sternenscheibe liegen die Spiralarme und der Balken, in ihr findet auch die Sternbildung statt. Wie bei den meisten Galaxien hat sich diese von innen nach außen entwickelt: Der Großteil der Sternbildung fand anfangs in der dichten zentralen Region der Milchstraße statt und ist seither immer weiter nach außen gewandert.

Hat auch die Milchstraße einen „Break“?

Dieses „Inside-Out“-Wachstum von Galaxien spiegelt sich in der Altersverteilung ihrer Sterne wider: Bewegt man sich vom Zentrum nach außen, werden die Sterne im Schnitt immer jünger – aber nur bis zu einem gewissen Punkt. Jenseits dieser Grenze der aktiven Sternbildung kehrt sich die Altersverteilung wieder um: Die Sterne werden wieder älter, je weiter außen sie liegen. Sie sind zwar einst innen entstanden, aber im Laufe der Milliarden Jahre nach außen gewandert. Insgesamt entsteht dadurch eine U-förmige Altersverteilung der Sterne.

Die große Frage jedoch: Hat auch unsere Milchstraße eine solche äußere Grenze der aktiven Sternbildung und U-förmige Kurve? Und wo liegt sie? „Während solche Brüche bei Scheibengalaxien gängig sind, war bislang offen, ob auch die Milchstraße ein solches Profil besitzt“, erklären Karl Fiteni von der Universität Malta und seine Kollegen. „Unsere Position in der galaktischen Scheibe und der verhüllende Staub machen es uns schwer, dies genau zu bestimmen.“

Knick in der Kurve

Um mehr Klarheit zu schaffen, haben Fiteni und sein Team nun Daten der zwei großen spektroskopischen Sternenkartierungen LAMOST und APOGEE ausgewertet und ergänzten diese durch Daten des Gaia-Satelliten. „Diese unabhängigen Datensätze nutzen unterschiedliche Methoden zur Altersbestimmung von Sternen“, erklären die Astronomen. Für ihre Analyse werteten sie Alter, Position und Bewegung von rund 100.000 Sternen im Abstand von rund 22.000 bis 65.000 Lichtjahren vom Milchstraßenzentrum aus.

Das Ergebnis: „Beide Kataloge zeigen unabhängig voneinander einen negativen Altersgradienten im inneren Bereich der Sternenscheibe bis in etwa 32.000 Lichtjahren Entfernung vom Zentrum“, berichten die Astronomen. „Dies stimmt mit dem Szenario eines Inside-Out-Wachstums überein.“ Wie erwartet werden die Sterne demnach mit wachsendem Abstand vom Milchstraßenzentrum immer jünger. Doch jenseits von rund 39.000 Lichtjahren Abstand kehrt sich dies um.

Milchstraße ist eine Typ-II-Galaxie

Daraus ergibt sich: Der Außenrand der sternbildenden Scheibe unserer Milchstraße liegt zwischen 36.700 und 39.600 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernt. Diese Zone markiert die Region, in der die Sternbildung auf ein Minimum absinkt und ab der sich die Altersverteilung der Sterne umkehrt. „Die Präsenz eines solchen positiven Altersgradienten im äußeren Bereich der Sternenscheibe hat große Bedeutung für die großskalige Struktur der Milchstraßenscheibe“, erklären die Astronomen.

Die neuen Daten bestätigen, dass auch unsere Milchstraße eine U-förmige Altersverteilung ihrer Sterne aufweist. Damit gehört auch sie zu den sogenannten Typ-II-Galaxien, die einen klaren Bruch der Sternbildung in ihrer Scheibe zeigen. Studien zufolge entsprechen rund 50 bis 60 Prozent aller Spiralgalaxien im lokalen Universum diesem Typ, wie Fitani und seine Kollegen erklären.

Was verursacht den Abbruch?

„Eine Schlüsselfrage in diesem Kontext ist jedoch, welche Faktoren bestimmen, wo der Break-Radius liegt“, schreiben Fiteni und sein Team. Dies sei bislang nicht eindeutig geklärt. „Eine Möglichkeit wäre, dass die Lage dieser Abbruchzone mit dem galaktischen Balken verknüpft ist“, so die Astronomen. Der Balken bildet einen wichtigen Transportweg für Gase und hat dadurch einen starken Einfluss auf Sternbildung und Struktur einer Galaxie.

Alternativ könnten aber auch Übergänge in der Temperatur und Dichte der galaktischen Gase oder „Beulen“ in der Sternenscheibe diesen Bruch in der Sternbildung beeinflussen. „In der Milchstraße bleibt der Grund für den Abfall der Sternbildung jenseits des Break-Radius unklar“, erklären die Astronomen. Sie hoffen, dass künftige Milchstraßenkartierungen, aber auch Daten des vierten Sternenkatalogs des Gaia-Satelliten, hier mehr Klarheit schaffen können.

Quelle: Karl Fiteni (University of Malta) et al, Astronomy and Astrophysics, 2026; doi: 10.1051/0004-6361/202558144

© wissenschaft.de – Nadja Podbregar