V Großstrukturen im Weltall 5.1 Die Milchstraße als Galaxie a

V Großstrukturen im Weltall
5.1 Die Milchstraße als Galaxie
a) Galaxien-Haupttypen
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Elliptische Galaxien
Spiralgalaxien
Balkenspiralgalaxien
Irreguläre Galaxien
Zwerggalaxien
Die Milchstraße ist wahrscheinlich eine Balkenspiralgalaxie.
b) Aufbau der Milchstraße
Die leuchtende Materie der Milchstraße konzentriert sich in
 dem galaktischen Zentrum, mit der sehr starken, massereichen
Radioquelle Sagittarius A (vermutlich schwarzes Loch, verdeckt durch
Dunkelwolken)
 das Zentralellipsoid als gigantischer Sternhaufen
 die galaktische Scheibe mit ihren Spiralarmen
(Sternentstehungsgebiete, große Wasserstoffwolken, helle, junge Sterne
in offenen Sternhaufen, Protosterne)
Getrennt werden die Spiralarme durch dunklere Bereiche, die allerdings nicht leer sind
sondern nur aus weniger bis gar nicht leuchtender Materie bestehen.
Umgeben ist die Milchstraße vom galaktischen Halo mit den Kugelsternhaufen
(siehe Referat)
Begleitet wird die Milchstraße von einigen Zwerggalaxien, u.a. den Magellanschen
Wolken.
c) Rotation und Masse der Milchstraße
Alle Sterne umkreisen das galaktische Zentrum, allerdings mit unterschiedlichen
Winkelgeschwindigkeiten. Die Bewegung lässt sich allerdings nicht mit der sichtbaren
Materie erklären => dunkle Materie (u.A. nicht mit EM-Strahlung wechselwirkende
Materie unbekannter Art)
Aus dem Ansatz FZ = FG erhält man für die Rotation der Sonne in r = 80 kpc und
v = 225 km/s
mMilchstraße = 100 Mrd Sonnenmassen
d) Entstehung und Alter der Milchstraße
Entstanden vor 1010 Jahren aus einer rotierenden, sphärischen Gaswolke mit
Ausdehnung des Halos.
Zuerst verdichtete sich Materie in kleinen Bereichen, aus denen die Kugelsternhaufen
entstanden.
Schließlich plattete sich die rotierende Restwolke ab, die Masse sammelte sich im
inneren Bereich.
5.2 Entfernungsbestimmungen im Weltall
a) Entfernungsmessung mit Cepheiden
Mustertyp: δ Cephei
Cepheiden sind pulsationsveränderliche Sterne, Riesen mit bis zu 10000LS , deren
absolute Helligkeit sich periodisch ändert (P = Periode in Tagen):
M   2 , 54  log( P )  1 , 67
( M = mittlere absolute Helligkeit )
Aus M und m lässt sich die Entfernung berechnen, Reichweite bis zu 25 Mpc
b) Entfernungsmessung mit Supernovae
Supernovae vom Typ Ia setzen immer dieselbe Masse in Energie um.
Folge: alle Supernovae vom Typ Ia haben die absolute Helligkeit von ca. -19,4
c) Entfernungsbestimmung mit der Galaxienflucht
Fast alle Galaxien (außer Andromeda und andere der lokalen Gruppe) zeigen eine
Rotverschiebung ihres Spektrums, die umso stärker ist, je weiter entfernt sie sind.
Hubblegesetz:
Die radialen Fluchtgeschwindigkeiten aller Galaxien sind proportional zum Abstand:
vR  H
0
r
H0 = Hubblekonstante, z.Zt. wohl
H
0
 70
kms
1
Mpc
Brauchbare Messwerte ab 40 Mpc
Deutung: das Universum selbst expandiert, die Galaxienflucht ist dabei nur scheinbar.
d) Übersicht über die Methoden der Entfernungsbestimmung
Siehe Buch S. 163
e) Weitere Strukturen im Universum
Lokale Gruppe:
Milchstraße, Magellansche Wolken, Triangulumgalaxie,
Andromedagalaxie und einige anderen Zwerggalaxien
Galaxienhaufen und –superhaufen
Großstrukturen wie die große Wand oder der große Attraktor
5.3 Kosmologie