Am südlichen Nachthimmel wirkt sie wie ein blasser, unregelmäßiger Lichtfleck. Keine klaren Spiralarme, kein heller runder Kern und keine symmetrische Form verraten auf den ersten Blick, dass sich dort eine vollständige Galaxie befindet. Die Kleine Magellansche Wolke, kurz SMC nach ihrem englischen Namen Small Magellanic Cloud, ist eine der nächsten Nachbargalaxien der Milchstraße – und zugleich ein Sternsystem, das sichtbar von den Gravitationskräften seiner größeren Nachbarn verändert wird.
Etwa 200.000 Lichtjahre trennen uns von der Kleinen Magellanschen Wolke. Sie ist deutlich kleiner als die Große Magellansche Wolke und erst recht als die Milchstraße, enthält aber trotzdem Milliarden Sterne. Besonders interessant ist ihre chemische Zusammensetzung: Sie besitzt deutlich weniger schwere Elemente als unsere Galaxie. Dadurch bietet sie Astronomen die seltene Gelegenheit, Sternentstehung unter Bedingungen zu beobachten, die teilweise an wesentlich frühere Epochen des Universums erinnern.
Wie weit ist die Kleine Magellansche Wolke von der Erde entfernt?
Die Entfernung der Kleinen Magellanschen Wolke wird gewöhnlich mit ungefähr 200.000 Lichtjahren angegeben. Je nachdem, welcher Bereich der Galaxie vermessen wird und welches Verfahren zum Einsatz kommt, findet man Werte zwischen ungefähr 197.000 und 210.000 Lichtjahren. Das ist kein Widerspruch: Die SMC besitzt selbst eine beträchtliche räumliche Tiefe und ist kein punktförmiges Objekt.
Damit liegt die Kleine Magellansche Wolke nur wenig weiter entfernt als ihre größere Nachbarin, die Große Magellansche Wolke. Beide gehören zu den nächsten größeren Galaxien außerhalb der eigentlichen Milchstraße.
Das Licht, das uns heute von der SMC erreicht, hat seine Reise also vor ungefähr 200.000 Jahren begonnen. Astronomisch betrachtet befindet sich die Galaxie dennoch unmittelbar in unserer kosmischen Nachbarschaft.
Wie groß ist die Kleine Magellansche Wolke?
NASA gibt für den auffälligen Hauptbereich der SMC einen Durchmesser von ungefähr 7.000 Lichtjahren an. Damit ist sie etwa halb so groß wie die Große Magellansche Wolke und nur ein kleiner Bruchteil der Milchstraße, deren sichtbare Sternscheibe ungefähr 100.000 Lichtjahre oder mehr erreicht.
Auch diese Zahl beschreibt nur näherungsweise den sichtbaren Hauptkörper. Die Kleine Magellansche Wolke wurde durch gravitative Wechselwirkungen stark verzogen. Sterne und Gas befinden sich deshalb weit außerhalb ihrer auffälligsten zentralen Bereiche.
Ihre tatsächliche Struktur ist räumlich kompliziert. Was am Himmel wie ein kleiner diffuser Fleck erscheint, ist in Wahrheit ein unregelmäßig auseinandergezogenes Sternsystem mit beträchtlicher Tiefe.
Wie viele Sterne gibt es in der Kleinen Magellanschen Wolke?
NASA nennt für die SMC ungefähr drei Milliarden Sterne. Damit besitzt sie nur einen kleinen Bruchteil der Sternzahl der Milchstraße, die vermutlich Hunderte Milliarden Sterne enthält.
Drei Milliarden Sterne sind für eine Zwerggalaxie dennoch eine enorme Population. Sie verteilen sich nicht gleichmäßig über das System. Einige Bereiche bestehen überwiegend aus älteren Sternen, während andere von jungen blauen Sternen, Gaswolken und aktiven Sternentstehungsgebieten geprägt werden.
Eine Ultraviolettkartierung mit dem Swift-Weltraumteleskop erfasste allein ungefähr 250.000 ultraviolette Quellen in der SMC. Dabei handelt es sich vor allem um Sterne und Regionen, die bei kurzen Wellenlängen besonders stark leuchten. Die tatsächliche Gesamtzahl der Sterne ist um ein Vielfaches größer.
Ist die Kleine Magellansche Wolke eine richtige Galaxie?
Ja. Die SMC ist eine eigenständige Zwerggalaxie und kein Teil der Sternscheibe der Milchstraße.
Sie wird meist als irreguläre Zwerggalaxie klassifiziert. Ihr unregelmäßiges Erscheinungsbild unterscheidet sie deutlich von klassischen Spiralgalaxien wie der Milchstraße oder Andromeda.
Diese Form ist wahrscheinlich nicht ausschließlich ursprünglich. Die Kleine Magellansche Wolke befindet sich in einer dynamisch ausgesprochen turbulenten Umgebung. Sie wird sowohl von der größeren Magellanschen Wolke als auch von der Milchstraße gravitativ beeinflusst.
Dadurch wurden Sterne und Gas aus ihrer ursprünglichen Verteilung gezogen. Untersuchungen der Eigenbewegungen zeigen sogar Hinweise darauf, dass die äußeren Bereiche der SMC gegenwärtig durch Gezeitenkräfte auseinandergezogen werden.
Gehört die Kleine Magellansche Wolke zur Milchstraße?
Die SMC wird als Satellitengalaxie der Milchstraße bezeichnet. Das bedeutet, dass sie gravitativ mit unserem Galaxiensystem verbunden ist und sich in dessen Umgebung bewegt.
Doch das einfache Bild eines kleinen Mondes, der auf einer festen Kreisbahn um einen großen Planeten zieht, wäre irreführend.
Die Kleine und die Große Magellansche Wolke bilden untereinander ein eng verbundenes System und bewegen sich gleichzeitig im Gravitationsfeld der Milchstraße. Die Bewegungen aller Beteiligten beeinflussen sich gegenseitig.
Gerade die Wechselwirkung zwischen den beiden Magellanschen Wolken scheint besonders wichtig gewesen zu sein. Messungen und Simulationen deuten darauf hin, dass beide Galaxien vor ungefähr 150 Millionen Jahren möglicherweise eine direkte enge Begegnung oder sogar einen Durchgang durch Teile des jeweils anderen Systems erlebt haben.
Die heutige unregelmäßige Gestalt der SMC könnte zu einem erheblichen Teil das Ergebnis solcher Begegnungen sein.
Was verbindet die Kleine und die Große Magellansche Wolke?
Zwischen beiden Galaxien existiert die sogenannte Magellansche Brücke.
Sie besteht aus Gas und jungen Sternen und erstreckt sich über den Raum zwischen der Kleinen und der Großen Magellanschen Wolke. Bewegungsmessungen von Sternen innerhalb dieser Struktur zeigen, dass sich Material von der SMC in Richtung der LMC bewegt. Das unterstützt die Vorstellung, dass die Brücke durch starke gravitative Wechselwirkungen zwischen beiden Galaxien entstanden ist.
Hinzu kommt der Magellansche Strom, eine noch viel größere Struktur aus Gas, die sich über einen erheblichen Teil des Himmels zieht.
Die genaue Entstehungsgeschichte dieses Materials ist komplex und wird weiterhin untersucht. Klar ist jedoch, dass die Magellanschen Wolken im Laufe ihrer gemeinsamen Entwicklung große Mengen Gas verloren haben.
Die SMC ist damit kein isoliertes Sternsystem. Teile ihrer Materie wurden über Zehntausende Lichtjahre verteilt.
Was ist NGC 346?
Das bekannteste Sternentstehungsgebiet der Kleinen Magellanschen Wolke heißt NGC 346.
Es ist zugleich das größte und hellste Sternentstehungsgebiet der SMC. Dort entstehen gegenwärtig zahlreiche neue Sterne, eingebettet in komplizierte Strukturen aus Gas und Staub.
NGC 346 ist ungefähr 200 Lichtjahre groß und enthält einen großen jungen Sternhaufen. Besonders massereiche Sterne senden intensive ultraviolette Strahlung aus und erzeugen starke Sternwinde. Dadurch formen sie ihre Umgebung und räumen Hohlräume in die Gaswolken.
Gleichzeitig entstehen in den dichteren Regionen weiterhin neue Sterne.
Gerade diese Mischung aus bereits entstandenen heißen Sternen und noch kollabierenden Gaswolken macht NGC 346 zu einem besonders wertvollen Forschungsgebiet.
Was hat das James-Webb-Teleskop in NGC 346 entdeckt?
Das James-Webb-Weltraumteleskop hat gezeigt, dass die Sternentstehung in NGC 346 noch komplexer ist als zuvor angenommen.
Mit seiner Nahinfrarotkamera NIRCam konnte Webb tief durch Staubwolken blicken und zahlreiche junge Sterne sowie fadenartige Gas- und Staubstrukturen sichtbar machen. Überraschend war unter anderem, wie viel Staub in dieser metallarmen Umgebung vorhanden ist. Astronomen hatten erwartet, dass sich wegen des Mangels an schweren Elementen deutlich weniger Staub bilden könnte.
Noch interessanter wurde die Region durch Beobachtungen von protoplanetaren Scheiben.
Webb fand bei jungen Sternen in NGC 346 Hinweise auf planetenbildende Scheiben, die offenbar länger überleben können, als manche Modelle für eine derart metallarme Umgebung vorhergesagt hatten. Solche Scheiben bestehen aus Gas und Staub und sind das Material, aus dem später Planeten entstehen können.
Das ist deshalb bedeutsam, weil die Kleine Magellansche Wolke weniger schwere Elemente besitzt als die Milchstraße. Die Bedingungen ähneln in gewisser Weise denen in Galaxien aus einer Zeit, als das Universum noch deutlich jünger war.
Die Beobachtung legt nahe, dass die Entstehung von Planeten möglicherweise auch unter solchen Bedingungen effizienter gewesen sein könnte als lange angenommen.
Warum besitzt die Kleine Magellansche Wolke so wenige schwere Elemente?
Astronomen bezeichnen alle Elemente schwerer als Wasserstoff und Helium vereinfacht als Metalle.
Diese Elemente entstehen überwiegend im Inneren von Sternen und bei Sternexplosionen. Je mehr Generationen von Sternen eine Galaxie bereits hervorgebracht und wieder verloren hat, desto stärker wird ihr Gas gewöhnlich mit schweren Elementen angereichert.
Die SMC besitzt deutlich weniger solcher Elemente als die Milchstraße. Das deutet auf eine andere chemische Entwicklungsgeschichte hin.
Genau deshalb ist sie für die Forschung so interessant.
Die ersten Galaxien des Universums bestanden fast ausschließlich aus Wasserstoff und Helium. Erst nach und nach reicherten frühere Sterngenerationen ihre Umgebung mit Kohlenstoff, Sauerstoff, Silizium, Eisen und anderen schwereren Elementen an.
Die SMC ist natürlich keine unveränderte Urgalaxie. Ihre vergleichsweise niedrige Metallizität ermöglicht jedoch Untersuchungen unter Bedingungen, die in unserer heutigen Milchstraße schwer zu finden sind.
Können in der Kleinen Magellanschen Wolke Planeten entstehen?
Grundsätzlich spricht nichts dagegen.
Dass Sterne in der SMC entstehen, ist eindeutig beobachtet. Die entscheidende Frage war lange, ob sich trotz der geringeren Menge schwerer Elemente stabile Staubscheiben bilden und lange genug erhalten können, um daraus Planeten entstehen zu lassen.
Die Webb-Beobachtungen von NGC 346 liefern dafür wichtige Hinweise. Bei untersuchten jungen Sternen wurden Signaturen von langlebigen planetenbildenden Scheiben gefunden.
Das bedeutet nicht, dass dort bereits einzelne Exoplaneten direkt nachgewiesen worden wären. Aber die notwendigen Grundbausteine für Planetensysteme können offenbar auch in dieser chemisch vergleichsweise einfachen Umgebung bestehen.
Für die Frage, wie früh im Universum die ersten Planeten entstehen konnten, ist das von großer Bedeutung.
Gibt es Supernovaüberreste in der Kleinen Magellanschen Wolke?
Ja. Ein bekanntes Beispiel ist 1E 0102.2-7219, meist kurz E0102 genannt.
Dabei handelt es sich um den Überrest eines massereichen Sterns, der vor ungefähr 2.000 Jahren explodierte. Der expandierende Überrest ist reich an Sauerstoff und anderen Elementen, die im Inneren des ursprünglichen Sterns entstanden waren.
Solche Objekte ermöglichen es Astronomen, direkt zu untersuchen, wie massereiche Sterne schwere Elemente produzieren und nach ihrer Explosion in die Umgebung verteilen.
Dieses Material kann später Teil neuer Sterne und Planetensysteme werden.
Die SMC zeigt damit nicht nur die Geburt neuer Sterne in Regionen wie NGC 346, sondern auch das andere Ende der stellaren Entwicklung.
Kann man die Kleine Magellansche Wolke mit bloßem Auge sehen?
Ja – allerdings nicht von Deutschland aus.
Die SMC befindet sich weit am südlichen Himmel im Sternbild Tukan. Von großen Teilen der Südhalbkugel ist sie unter einem dunklen Himmel problemlos mit bloßem Auge als diffuser Lichtfleck zu erkennen.
Von Deutschland aus bleibt sie vollständig unter dem Horizont.
Wer sie beispielsweise aus Chile, Südafrika, Australien oder Neuseeland beobachtet, sieht keinen kleinen punktförmigen Lichtfleck. Die Galaxie erstreckt sich über mehrere Grad am Himmel und wirkt eher wie eine schwache unregelmäßige Wolke.
Gemeinsam mit der größeren LMC gehört sie zu den charakteristischsten Objekten des südlichen Sternenhimmels.
Warum heißen sie Magellansche Wolken?
Der heutige europäische Name geht auf den Seefahrer Ferdinand Magellan zurück, dessen Expedition die beiden auffälligen südlichen Himmelsobjekte während der Weltumsegelung im frühen 16. Jahrhundert bekannt machte.
Magellan hatte die Wolken allerdings nicht entdeckt. Menschen auf der Südhalbkugel kannten sie lange zuvor. Die Bezeichnung ist daher ein historischer Name aus der europäischen Astronomietradition und keine Aussage darüber, wer die Galaxien erstmals beobachtete.
Heute sind Large Magellanic Cloud und Small Magellanic Cloud die international gebräuchlichen Namen.
Wird die Kleine Magellansche Wolke auseinandergerissen?
Es gibt deutliche Hinweise darauf, dass die Galaxie durch Gezeitenkräfte bereits stark verändert wird.
Untersuchungen der Bewegungen von Sternen zeigen in den Außenregionen gerichtete Bewegungen vom Zentrum der SMC weg. Das wurde als Hinweis auf eine tidale Zerrüttung interpretiert – also darauf, dass gravitative Kräfte Sterne und Gas aus der Galaxie herausziehen.
Die wahrscheinlich wichtigste Rolle spielt dabei die Große Magellansche Wolke. Ihre enge Begegnung mit der SMC könnte zur Magellanschen Brücke und zu einem Teil der heutigen unregelmäßigen Struktur geführt haben.
Auch die Milchstraße beeinflusst das System.
Wie die Kleine Magellansche Wolke in mehreren Milliarden Jahren aussehen wird, lässt sich deshalb nicht mit Sicherheit vorhersagen. Wahrscheinlich wird ihre heutige Form nicht dauerhaft bestehen bleiben.
Was macht die Kleine Magellansche Wolke für Astronomen so wichtig?
Ihre größte Stärke ist die Kombination aus Nähe und ungewöhnlicher chemischer Zusammensetzung.
Mit ungefähr 200.000 Lichtjahren Entfernung können Teleskope dort einzelne Sterne, Sternhaufen und Gaswolken untersuchen. Gleichzeitig besitzt die SMC deutlich weniger schwere Elemente als die Milchstraße. Damit eröffnet sie einen Blick auf Sternentstehung unter Bedingungen, die in unserer eigenen Galaxie kaum noch vorkommen.
NGC 346 zeigt, wie Sterne in einer solchen Umgebung entstehen. Webb hat dort Staubstrukturen sichtbar gemacht, die überraschend komplex sind, und langlebige planetenbildende Scheiben nachgewiesen.
Gleichzeitig lässt sich an der SMC beobachten, wie Galaxien einander verändern. Ihre verzogene Struktur, die Magellansche Brücke und die Bewegungen ihrer Außenregionen erzählen von starken gravitativen Begegnungen mit der Großen Magellanschen Wolke.
Die Kleine Magellansche Wolke ist damit keineswegs nur die unscheinbarere Schwester der Großen Magellanschen Wolke.
Sie ist eine Galaxie mitten im Umbau – etwa 200.000 Lichtjahre entfernt, ungefähr 7.000 Lichtjahre groß und mit rund drei Milliarden Sternen gefüllt. Einige ihrer Sterne sterben als Supernovae, während in anderen Regionen gerade neue Sternsysteme entstehen und möglicherweise die Bausteine zukünftiger Planeten zusammenfinden.
Von der Südhalbkugel aus sieht all das lediglich wie eine kleine fahle Wolke am Himmel aus.
Tatsächlich blickt man auf eine fremde Galaxie, die uns zeigt, wie Sterne und vielleicht auch Planeten unter Bedingungen entstehen konnten, die im jungen Universum weit verbreitet waren.
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Quellen
▪︎ NASA Science – Small Magellanic Cloud und Beobachtungen mit Hubble, Swift und WISE
▪︎ NASA, ESA und CSA – James-Webb-Beobachtungen von NGC 346
▪︎ NASA Webb – Planet-forming Disks in NGC 346
▪︎ European Space Agency – Webb-Untersuchungen der Sternentstehungsregion NGC 346
▪︎ Zivick et al. – The Proper Motion Field of the Small Magellanic Cloud: Kinematic Evidence for its Tidal Disruption
▪︎ Zivick et al. – The Proper Motion Field Along the Magellanic Bridge
▪︎ NASA Hubble – Supernova Remnant E0102 in the Small Magellanic Cloud