Die Andromeda-Galaxie, eine unserer nächsten kosmischen Nachbarinnen, gibt Astronomen Rätsel auf. Sie ist von einer Konstellation von Zwerggalaxien umgeben, die eine auffallend ungleichmäßige Verteilung aufweisen. Neueste Analysen kosmologischer Simulationen, veröffentlicht im Fachjournal "Nature Astronomy", haben ergeben, dass ein solches Maß an Asymmetrie extrem selten ist. Nur etwa 0,3 % vergleichbarer Systeme zeigen eine ähnliche Anordnung, was Andromeda zu einem bemerkenswerten "Ausreißer" innerhalb des aktuellen kosmologischen Verständnisses macht.

Die räumliche Anordnung von Galaxien ist für die Kosmologie von großer Bedeutung, da sie Einblicke in die Struktur des Universums und die Natur der dunklen Materie ermöglicht. Das gängige kosmologische Standardmodell besagt, dass kleinere Galaxien im Laufe der Zeit durch chaotische Prozesse zu größeren Galaxien verschmelzen. Dabei hinterlassen sie Schwärme von Zwerggalaxien, die ihre massereicheren Wirtsgalaxien in einer nahezu zufälligen Verteilung umkreisen.

Forschungen des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) haben jedoch gezeigt, dass die Satellitengalaxien der Andromeda-Galaxie (M31) unerwartete und bisher unerklärte Eigenschaften aufweisen. Anstatt zufällig um ihre Wirtsgalaxie verteilt zu sein, konzentrieren sich über 80 % dieser Zwerggalaxien auf einer einzigen Seite von Andromeda. Ein kürzlich veröffentlichter Datensatz mit präzisen Entfernungsmessungen für 37 Andromeda-Satelliten hat diese ungewöhnliche Anordnung bestätigt. Mit nur einer Ausnahme befinden sich alle Andromeda-Satelliten innerhalb eines 107-Grad-Kegels, der auf unsere Milchstraße zeigt – eine Region, die nur 64 % der Umgebung der Wirtsgalaxie abdeckt.

Diese eigenartige Konfiguration wirft Fragen auf: Stellt sie das aktuelle kosmologische Modell in Frage, oder handelt es sich lediglich um eine seltene kosmische Anomalie? Die weitere Erforschung der Andromeda-Galaxie und ihrer Satelliten wird entscheidend sein, um diese Fragen zu beantworten und unser Verständnis des Universums zu vertiefen.

"Diese Asymmetrie blieb bestehen und wurde sogar noch ausgeprägter, als leuchtschwächere Galaxien entdeckt und ihre Entfernungen verfeinert wurden", erklärt Kosuke Jamie Kanehisa, Doktorand am AIP und Hauptautor der Studie. "Unsere Analysen zeigen, dass ein solches Muster in aktuellen kosmologischen Simulationen extrem selten ist."
Moderne kosmologische Simulationen, die die Entwicklung von Galaxien über die kosmische Zeit hinweg verfolgen, sind ein wertvolles Instrument zur Vorhersage und zum Vergleich von Galaxiensystemen im kosmologischen Standardrahmen. "Mithilfe von zwei bekannten Simulationen haben wir nach Andromeda-ähnlichen Wirtsgalaxien gesucht und die räumliche Verteilung ihrer Zwergsatelliten mit Hilfe spezieller Metriken zur Quantifizierung der Asymmetrie analysiert. Der Vergleich der beobachteten Konfiguration von Andromeda mit diesen simulierten Modellen ergab, dass die Verteilung der Satelliten außerordentlich selten ist", sagt Dr. Marcel S. Pawlowski vom AIP. "Wir müssen mehr als dreihundert simulierte Systeme betrachten, um nur eines zu finden, das in seiner Asymmetrie ähnlich extrem ist wie das beobachtete." Das macht Andromeda zu einem extremen Ausreißer, der den kosmologischen Erwartungen widerspricht.

Die Asymmetrie der Andromeda-Galaxie wird noch rätselhafter, wenn man sie mit einem weiteren ungewöhnlichen Merkmal kombiniert: Etwa die Hälfte ihrer Satellitengalaxien umkreist die Hauptgalaxie in einer dünnen, flachen Struktur, die an die Anordnung von Planeten um eine Sonne erinnert. Diese gleichzeitige Existenz einer solchen Ebene von Satellitengalaxien und einer derart asymmetrischen Verteilung ist im Rahmen des kosmologischen Standardmodells äußerst ungewöhnlich. Dies wirft die grundlegende Frage auf, ob die Entstehungsgeschichte von Andromeda eine einzigartige Anomalie darstellt oder ob unser aktuelles Verständnis der Galaxienbildung auf kleineren Maßstäben möglicherweise unvollständig ist.

Obwohl diese neuen Erkenntnisse die gängigen kosmologischen Theorien in Frage stellen, ist es wichtig zu betonen, dass sie stark von der Genauigkeit der zugrunde liegenden Simulationen abhängen. Diese Simulationen sind jedoch durch die Grenzen unserer Fähigkeit, die komplexe Physik von Sternen und die Entwicklung von Galaxien adäquat zu modellieren, eingeschränkt.

Die nächsten entscheidenden Schritte in der Forschung bestehen darin, herauszufinden, ob die Konfiguration von Andromeda ein singulärer Ausreißer im Universum ist oder ob es anderswo ähnliche, hochgradig asymmetrische Galaxiensysteme gibt. Aktuell laufen bereits Bemühungen, entferntere Systeme zu untersuchen und nach vergleichbaren Strukturen zu suchen. Zukünftige Durchmusterungen der nächsten Generation, wie beispielsweise die des Euclid-Weltraumteleskops, werden diese Suche erheblich beschleunigen.

Darüber hinaus wird eine detaillierte Analyse der Entwicklungsgeschichte von Andromeda dazu beitragen, zu klären, ob solch extreme Asymmetrien in einem Universum, das von dunkler Materie dominiert wird, auf natürliche Weise entstehen können – und warum sie in den aktuellen Simulationen nicht reproduziert werden.


Den ganzen Artikel finden Sie unter:

https://www.aip.de/de/news/andromedas-asymmetrical-challenge-cosmology/

Quelle: Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (04/2025)


Publikation:
https://www.nature.com/articles/s41550-025-02480-3