Hubble entdeckt die bislang älteste bekannte Verschmelzung der Milchstraße

Die Milchstraße entstand nicht ausschließlich aus Sternen, die in ihrem eigenen frühen System geboren wurden. Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops liefern Hinweise darauf, dass die junge Galaxie vor etwa 11,8 Milliarden Jahren eine Zwerggalaxie aufnahm: Low-energy-Kraken-Heracles, kurz LKH. Es handelt sich um die früheste bislang in der vorliegenden Forschung identifizierte bedeutende Verschmelzung der Milchstraße. Ihre bekannte Entstehungsgeschichte reicht dadurch rund 1,8 Milliarden Jahre weiter zurück.

Die Spuren stecken in Kugelsternhaufen

Von LKH ist heute keine eigenständige Galaxienstruktur mehr zu sehen. Die Zwerggalaxie wurde bei der Verschmelzung weitgehend auseinandergerissen. Astronominnen und Astronomen suchten deshalb nach ihren langlebigen Überresten: Kugelsternhaufen – dichte, sehr alte Ansammlungen von Sternen, die Informationen über ihre Entstehungszeit und Herkunft bewahren können.

Davide Massari und sein Team analysierten 39 Kugelsternhaufen im inneren Bereich der Milchstraße, der sich über etwa 20.000 Lichtjahre erstreckt. Mithilfe von Hubble-Beobachtungen und statistischen Modellen bestimmten sie die relativen Alter und die Metallizität der Haufen. Damit ist in der Astronomie der Anteil schwererer Elemente als Wasserstoff und Helium gemeint. Er verrät, wie stark das Gas, aus dem spätere Sterngenerationen entstanden, zuvor chemisch angereichert wurde.

Trägt man Alter und Metallizität gemeinsam auf, bilden die Haufen nicht eine einzige zusammenhängende Population. Stattdessen zeichnen sich drei Entwicklungsfolgen ab:

• Haufen der ursprünglichen Milchstraße: Die älteste Folge passt zu Sternhaufen, die im ursprünglichen Baustein der Milchstraße entstanden.
• Gaia-Sausage-Enceladus: Eine chemisch unterscheidbare Gruppe steht mit einer bekannten Verschmelzung vor ungefähr zehn Milliarden Jahren in Verbindung.
• Die LKH-Population: Diese zuvor nicht erkannte Gruppe ist älter als die Haufen von Gaia-Sausage-Enceladus, aber jünger als die einheimischen Haufen der Proto-Milchstraße.

Gerade diese dritte, in sich geschlossene Folge ist der entscheidende Hinweis. Ihr Alter und ihre chemische Zusammensetzung passen weder zur ursprünglichen Milchstraßenpopulation noch zum Ereignis Gaia-Sausage-Enceladus. Am besten lassen sie sich durch eine eigenständige Vorläufergalaxie erklären, die später in der Milchstraße aufging.

Warum Alter und Metallizität eine verschwundene Galaxie verraten

Das Alter eines Kugelsternhaufens liefert eine zeitliche Einordnung. Seine Metallizität bewahrt zugleich ein chemisches Protokoll der Umgebung, in der er entstand. Eine Galaxie, die über längere Zeit eigene Sternhaufen hervorbringt, entwickelt dabei eine charakteristische Abfolge: Jede neue Sterngeneration reichert ihr Gas weiter mit schweren Elementen an.

Sternhaufen aus einer anderen Galaxie können daher eine andere Entwicklungslinie aufweisen. Genau das zeigt sich bei der dritten Gruppe: Ihre Haufen teilen eine eigenständige chemische Geschichte und liegen in der Altersfolge zwischen den ursprünglichen Haufen der Milchstraße und der Population von Gaia-Sausage-Enceladus. Die präzisen Hubble-Messungen machten diese Trennung sichtbar.

Das Team ordnete zwölf uralte Kugelsternhaufen LKH zu. Sie bilden den erhaltenen fossilen Datensatz der absorbierten Zwerggalaxie. Die Schlussfolgerung beruht dabei nicht nur auf den heutigen Positionen oder Bewegungen der Haufen. Entscheidend ist die Kombination aus Alter, chemischer Zusammensetzung und dem übergeordneten dynamischen Zusammenhang. So lässt sich eine Sternpopulation rekonstruieren, deren ursprüngliches Zuhause längst verschwunden ist.

LKH war ein wichtiger Baustein der jungen Milchstraße

Nach Schätzungen enthielt LKH zum Zeitpunkt der Verschmelzung Sterne mit einer Gesamtmasse von ungefähr 500 Millionen Sonnenmassen. Das entspricht in etwa der geschätzten Sternmasse von Gaia-Enceladus. LKH war damit kein kleiner kosmischer Beifang, sondern ein bedeutender Beitrag zum frühen Aufbau der Milchstraße.

Die Verschmelzung ereignete sich, als das Universum weniger als 15 Prozent seines heutigen Alters erreicht hatte – laut der vorliegenden Berichterstattung ungefähr zwei Milliarden Jahre nach dem Urknall. Die mitgelieferte wissenschaftliche Quelle datiert das Ereignis auf etwa 1,5 Milliarden Jahre nach dem Urknall. Die Angaben unterscheiden sich damit in ihrer zeitlichen Genauigkeit, verorten die Verschmelzung aber gleichermaßen in der sehr frühen Geschichte der Milchstraße.

Ein neues Bild von der Entstehung der Milchstraße

Die Entdeckung macht die Entstehung unserer Galaxie komplexer. Die frühe Milchstraße wuchs zwar durch die Bildung eigener Sterne, erhielt aber zugleich eine erhebliche Zahl von Sternen aus einer fremden Galaxie. Als LKH aufgenommen wurde, gelangten ihre Sterne in den inneren Bereich der Milchstraße und mischten sich dort mit den Sternen des ursprünglichen Proto-Systems sowie mit Material späterer Verschmelzungen.

Zugleich verschiebt sich die bekannte Zeitleiste der Galaxienbildung nach hinten. In der vorliegenden Forschung war die Geschichte bedeutender Verschmelzungen zuvor sicher bis zum Ereignis Gaia-Sausage-Enceladus vor etwa zehn Milliarden Jahren zurückverfolgt worden. LKH liefert nun Hinweise auf eine noch frühere große Kollision. Die Milchstraße war demnach bereits ein junges kosmisches System, als sie durch Zusammenstöße mit kleineren Galaxien weiter aufgebaut wurde.

Galaktische Archäologie: Lesen im kosmischen Fossilbestand

Die Rekonstruktion ist ein Beispiel für galaktische Archäologie. Dabei nutzen Forschende langlebige Sterne und Sternhaufen als Aufzeichnungen von Ereignissen, die sich nicht mehr direkt beobachten lassen. Kugelsternhaufen überstehen die Zerstörung ihrer Muttergalaxien und bewahren deren Alter sowie chemische Herkunft. Gruppiert man Haufen mit ähnlichen Entwicklungsgeschichten, können Astronomen Fragmente von Galaxien identifizieren, die vor Milliarden Jahren auseinandergerissen wurden.

Das vorliegende Material stellt diesen Ansatz – die Verbindung von Alters-Metallizitäts-Mustern und dynamischen Fossilien – in den Zusammenhang mit der umfassenderen Rekonstruktion der Milchstraße, die durch den Kavli-Preis für Astrophysik 2026 gewürdigt wurde. Die bereitgestellten Quellen nennen jedoch weder die genaue Preisbegründung noch einzelne Preisträger. Eine detailliertere Aussage zu diesem Zusammenhang wäre daher nicht ausreichend belegt.

Was Hubble als Nächstes untersuchen könnte

Die Methode eröffnet die Suche nach weiteren uralten Verschmelzungen. Hubble-Beobachtungen bislang nicht untersuchter Kugelsternhaufen – insbesondere im dicht besiedelten und schwer einsehbaren inneren Bereich der Milchstraße – könnten zusätzliche, klar getrennte Alters-Metallizitäts-Folgen sichtbar machen. Jede davon könnte für ein weiteres externes System stehen, das während des frühen Wachstums in die Milchstraße aufgenommen wurde.

Konkrete Kandidaten für kommende Verschmelzungen nennt das vorliegende Material nicht. Fest steht jedoch die vielversprechende Strategie: Forschende lesen Alter und chemische Zusammensetzung überlebender Sternhaufen, trennen ihre Entstehungsgeschichten und gewinnen so weitere Kapitel aus der ansonsten ausgelöschten Vergangenheit unserer Galaxie.