Obwohl die Milchstraße unsere galaktische Heimat ist, ist ihre Struktur erst in Teilen genau kartiert. Denn unsere Innensicht verhindert, dass wir unsere Heimatgalaxie von oben oder als Ganzes sehen. Hinzu kommt, dass das galaktische Zentrum und viele dichte Staubwolken den Blick auf weiter entfernte Regionen versperren. Astronomen entdecken daher auch heute noch neue, überraschende Merkmale unserer Heimatgalaxie.
Selbst eines der Kernmerkmale der Milchstraße, ihre Spiralarme, lassen einige Fragen offen. Erst 2014 bestätigten Beobachtungen, dass unsere Milchstraße vier Spiralarme besitzt statt wie zuvor angenommen nur zwei. Wie weit die äußeren Arme jedoch hinausreichen, ließ sich bisher nur indirekt und mit großen Unsicherheiten ermitteln. Auch Modelle, die die Masse und Rotation der Galaxie als Basis nutzen, kommen je nach Grundannahme für diese Parameter zu leicht unterschiedlichen Ergebnissen.
Ferne Gammastrahlenausbrüche als Messhilfe
Jetzt ist es Astronomen gelungen, die Entfernung zu drei Spiralarmen der Milchstraße erstmals direkt zu messen – dank ferner Gammastrahlenausbrüche. „Wir haben uns die Folgen von drei kosmischen Explosionen angeschaut, die in fernen Galaxien stattfanden“, erklärt Erstautorin Beatrice Vaia vom Nationalinstitut für Astrophysik (INAF) in Mailand. „Diese Explosionen setzten Röntgenstrahlung frei, deren Lichtechos mehrere der äußeren Spiralarme der Milchstraße durchquerten.“
Wenn die energiereiche Strahlung solcher Gammastrahlenausbrüche Staubwolken in den galaktischen Spiralarmen durchquert, wird sie gestreut und es entsteht ein charakteristisches Muster konzentrischer Ringe um die eigentliche Strahlenquelle. Die Abstände der Ringe verraten relativ genau, in welcher Entfernung die streuenden Staubwolken liegen – und damit auch die Entfernung der Spiralarme. „Diese Ringe ermöglichen es uns, anhand ihrer Geometrie die Distanzen zu den Milchstraßenarmen präzise zu messen“, sagt Vaia.
Für ihre Messung nutzten die Astronomen Aufnahmen des europäischen Röntgenteleskops XMM-Newton und des NASA-Röntgenteleskops Chandra, um die Ringe der drei Gammastrahlenausbrüche genau zu vermessen.
Neu gemessene Lage des Outer Arms und des Outer Scutum-Centaurus-Arms (rot) und bisherige Annahme (Weiß). — © ESA/Gaia/DPAC, Stefan Payne-Wardenaar, ESA/XMM-Newton and NASA/Chandra
Zehn Prozent weiter außen – was folgt daraus?
Das überraschende Ergebnis: Zwei der drei von den fernen Explosionen durchstrahlten Milchstraßenarme liegen weiter entfernt als zuvor angenommen. Während die Messungen den Abstand des Perseus-Spiralarms bestätigten, zeigten sich beim Outer Arm und beim Outer Scutum-Centaurus-Arm signifikante Abweichungen zu den bisherigen Modellen: Sie liegen rund zehn Prozent weiter außen als gedacht, wie die Astronomen berichten.
„Diese Unterschiede erscheinen zwar gering, aber jede Revision dieser Entfernungen ist bedeutend“, erklärt Vaias Kollegin Ilaria Fornasiero. „Denn die Spiralarme sind grundlegend für das Verständnis unserer Galaxie.“ Wenn die äußeren Arme der Milchstraße weiter außen liegen, kann dies beispielsweise darauf hindeuten, dass auch Annahmen zur Masse und Rotation unserer Galaxie revidiert werden müssen. Denn beides beeinflusst, wie weit die Spiralarme einer Galaxie nach außen reichen.
Quelle: Beatrice Vaia (Istituto Nazionale di Astrofisica, Mailand) et al., Astronomy and Astrophysics, 2026; doi: 10.1051/0004-6361/202557431
