5.1. Galaxien

Unsere Milchstraße - Aufbau

Notizen beim Selbstlernen mit dem Video von Prof. H. Lesch:
youtube (ca. 14min, ggf. auch über die Suchfunktion in der ARD-Mediathek)..

“Stau auf der Autobahn” kann man sich auch als hindurchwandernde Druckwelle vorstellen. „Dunkle Materie Halo“ (12:30) ist kein Stoff.

Darstellung ESA

Skizze:

Zum Vergleich die Andromeda-Galaxie (M31) in einer beschrifteten Abbildung mit ihren direkten Nachbargalaxien M32 und M110.

Milchstraße und andere Galaxien

Studiere das entsprechende Kapitel im Buch. Hier nur einige Stichworte:

• Wer hat zuerst entdeckt, dass die MS aus Sternen besteht?
• Synonyme: Milchstraße und Galaxis
• Milliarden ähnlicher Sternsysteme: Galaxien
• Alle Galaxien haben wie die Milchstraße eine Scheibenform
  • Es gibt viele Spiralgalaxien wie die Milchstraße
  • Es gibt aber auch andere: Ellipsengalaxien, viele Zwerggalaxien und 5% irreguläre Galaxien.
• Was sind die Spiralarme?
• Was ist das Zentrum der Galaxis? Wie beobachtet man es?
• Was sind Kugelsternhaufen und wie alt sind sie? Und die Sterne in ihnen? Kannst du den Aufbau wiedergeben?

Zusammenfassung Milchstraße

Die Daten

Durchmesser: 100 000 Lichtjahre
Dicke außen: 3000 Lichtjahre
100 Milliarden Sterne
Dicke im Kern: 15000 Lichtjahre

Aufbau

Scheibe mit Bulge in der Mitte
Halo als Kugel herum
Supermassives Schwarzes Loch im Zentrum (vermutlich in jeder Galaxie) mit über 4 Mio Sonnenmassen.

Die Spiralstruktur

ist wegen des interstellaren Staubs in der Galaxienebene am besten nachweisbar durch Radiostrahlung des Wasserstoffs. Die Spiralarme sind reich an jungen hellen Sternen und interstellarer Materie (Wasserstoff).

Das Zentrum der Galaxie

weist eine riesige Massenansammlung (nur Größe eines Sonnensystems, aber 4 Millionen Sonnenmassen) auf, in Form eines riesigen „Schwarzen Lochs” (dort findet sich die kräftige Radioquelle Sgr A^*).

Unsere Sonne

sitzt ziemlich am Rand unserer Galaxie (25000 – 30000 Lj vom Galaxienzentrum).

Ein Umlauf unserer Sonne

um das Galaxienzentrum dauert etwa 250 Millionen Jahre (v = 225 km/s).

Im Halo,

einem kugelförmigen Raum von etwa 150 000 Lichtjahren Durchmesser um unsere eigene Galaxis herum, findet man ca. 150 sog. Kugelsternhaufen, mit meist uralten Sternen (d = 30 - 300 Lj.; n = 10⁵ - 10⁶; fast nur Sterne der ersten Generation, d.h. ohne schwere Elemente in der Photosphäre)

Entstehung

Wahrscheinlich sind vor mehr als 10 Milliarden Jahren aus einer riesigen rotierenden Materiewolke zuerst die Kugelsternhaufen kondensiert, später konzentrierte sich die verbleibende Materie auf die Scheibenform.

Rotationskurven

Die Kreisbahnen der Sterne um das Zentrum weisen nach außen zunächst zu- und weiter draußen wieder abnehmenden Geschwindigkeiten auf.

Konkret wäre wegen der Massenverteilung im inneren Bereich eine Drehung wie bei einer massiven Scheibe (ω=konst. also v linear mit R steigend) und weiter außen eine Art Kepler-Bewegung zu erwarten. Eine solche Kepler-Bewegung setzt man auch bei der Abschätzung der Gesamtmasse unserer Galaxie voraus.

Die tatsächliche v-r-Kurve weicht von den theoretischen Erwartungen aber stark ab. Man postuliert daher unsichtbare „dunkle Materie” als Ursache.

Nachbarn

Unser nächster größerer Nachbar ist die uns sehr ähnliche Andromeda-Galaxie in 2,5 Millionen Lj Entfernung.
Zum Vergleich: Die Milchstraße hat ca. 0,1, die Andromedagalaxie sogar 0,22 Millionen Lj Durchmesser, also ca. 9% des Abstands.

Weitere kleinere Galaxien bilden mit Milchstraße und Andromedagalaxie die sogenannte Lokale Gruppe.

Christian Bienmüller