Flimmerndes Licht aus fernen Galaxien

Das Licht ferner Galaxien zeigt ein leichtes Flimmern, aus dem sich Informationen über Sterne in diesen Galaxien ableiten lassen. Das zeigte nun eine Gruppe von Forschern aus den USA durch Computersimulationen und sowie die Auswertung von Archivdaten des Weltraumteleskops Hubble. Die Helligkeit einzelner Bildpixel der Riesengalaxie M87 schwanke exakt so, wie es für den Einfluss veränderlicher roter Riesensterne zu erwarten sei, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“.

„Die Helligkeit jedes Pixels einer beobachteten Galaxie schwankt in messbarer Stärke“, so Charlie Conroy von der Harvard University in Cambridge. „In diese Variation kodiert sind Informationen über die stellare Population der Galaxie.“ Das erscheint zunächst verblüffend, denn in der gesameten Strahlung eines Systems aus mehreren hundert Milliarden Sternen sollten sich Schwankungen durch veränderliche Sterne gegenseitig aufheben. Doch bei ausreichend hoher Auflösung sinkt, so argumentieren die drei Forscher, die Anzahl der Sterne pro Pixel so weit ab, dass Variationen durch veränderliche Sterne in den nachweisbaren Bereich rücken.

Die Wissenschaftler richten ihr Augenmerk insbesondere auf Sterne des „asymptotischen Riesenastes“. Dabei handelt es sich um ein spätes Stadium von Sternen ähnlich unserer Sonne, die sich zu Roten Riesen aufgebläht haben und starke Helligkeitsvariationen auf Zeitskalen von etwa eintausend Tagen zeigen. Mithilfe von Computermodellen haben die Forscher Beobachtungen der Riesengalaxie M87 unter Berücksichtigung dieser Riesensterne simuliert. Zum Vergleich haben die Forscher dann 52 Aufnahmen des Hubble-Weltraumteleskops von dieser Galaxie aus einem Zeitraum von 72 Tagen im Jahr 2005 ausgewertet.

„Wir fanden kohärente Helligkeitsänderungen in den Pixeln, die mit den Vorhersagen unseres Modells übereinstimmen“, stellen die Wissenschaftler fest. Allerdings zeigt nur etwa ein Viertel der Pixel statistisch relevante Variationen – und gerade darin sieht das Trio einen Beleg dafür, dass es sich in der Tat um einen Effekt durch die Roten Riesen handelt. Denn zufällige Schwankungen durch instrumentelle Einflüsse müssten gleichmäßig in allen Pixeln auftreten. Der Vergleich von Simulation und Beobachtungen liefert bereits ein Beispiel für künftige Anwendungen der Methode: Die Häufigkeit der Schwankungen zeige, so die Forscher, dass sich die Sterne in M87 erheblich kürzer auf den „asymptotischen Riesenast“ aufhalten, als es die derzeit besten Sternentwicklungsmodelle vorhersagen.