Die Milchstraße

01.02.2012
Gliederung
Die Milchstraße
3.
Lage unserer
Sonne in der Milchstraße
1.
Geschichte
2.
Aufbau und Struktur
a) Allgemeines
b) Galaktische Halo
4.
5.
Umgebung
Quellenangabe
c) Galaktische Scheibe
d) Galaktisches Zentrum
2. Aufbau und Struktur
1. Die Geschichte der Milchstraße
2.A) Allgemeines
- Alter von etwa 13,6 Milliarden Jahren
- besteht aus etwa 300 Milliarden Sternen und großen Mengen interstellarer Materie
- Name hat Ursprung in griechischer Mythologie
- Galileo Galilei erforschte mit dem Teleskop die
Milchstraße
Die griechische Göttin Hera
Gefunden auf: http://
webhome.idirect.com/~donlong/hera
-Balkengalaxie mit vier oder fünf Armen, zentraler Balken ist 27.000 Ly lang
und besteht v.a. aus alten, roten Sternen
-Größen der Milchstraße:
- Wilhelm Herschel erstellte erste Vorstellung der Scheibenform, Band der
Milchstraße erstreckt sich als Streifen über den Nachthimmel,Wahrnehmung
einer Vielzahl lichtschwacher Sterne
- alle der maximal 6000 mit bloßem Auge sichtbaren Sterne
am Nachthimmel gehören zum Milchstraßensystem
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Masse des zentralen
Balken
3,6×1041 kg
Ausdehnung in der
galaktischen Ebene
100.000 Lichtjahre
(30 kpc)
Dicke der Scheibe
3000 Lichtjahre (920 pc)
Dicke der zentralen
Ausbauchung (engl. Bulge)
16.000 Lichtjahre (5 kpc)
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So könnte sich die Milchstraße
einem äußeren Betrachter
darstellen. Man beachte den
zentralen Balken.
Gefunden auf:
www.wikipedia.de
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2.B) Galaktische Halo
Zurück zu 2.B)
= nicht streng von der Galaxienscheibe abgetrennter kugelförmiger
Raum, Durchmesser von ca. 50 kpc
Der Begriff Population in der Astronomie
Zurück zu 2.C)
= umfasst alle Sterne mit gleichem Alter, gleicher chemischer
Zusammensetzung, derselben räumlichen Verteilung und ähnlichen
Bewegungsverhältnissen
= „galaktische Atmosphäre“
-ist weitgehend staubfrei und enthält fast ausschließlich Sterne der
Population II, dieses sind:
Querschnitt der
Galaxis.
-Einteilung:
Gefunden auf:
www.abenteuer
-universum.de
Population I
-Kugelsternhaufen
-darunter RR Lyrae-Veränderliche und Gas sehr
geringer Dichte
Sonne und die umgebenden jungen Sterne der galaktischen
Scheibe: stabil leuchtende Sterne, die in der
Milchstraßenscheibe annähernd kreisförmige Bahnen um das
galaktische Zentrum beschreiben; enthalten wie Sonne relativ
viele schwere Elemente
Population II ältere Sterne des galaktischen Halos; werden auch in
Sonnennähe gefunden
-Ausnahmen: heiße Blue Straggler -Sterne
Population
III
-große Mengen Dunkle Materie, zum Beispiel MACHOs
allererste Generation von Sternen
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Kugelsternhaufen:
RR Lyrae-Sterne
= kugelförmige Ansammlungen von Sternen, umkreisen das galaktische
Zentrum als Satelliten auf elliptischen Bahnen
- Sterne in ihnen sind durch Gravitationskräfte stark gebunden Kugelgestalt
und relativ hohe Sternendichte in ihren Zentren
-bestehen aus hunderttausenden metallarmen Sternen enthalten kein Gas/ Staub
-Unterklasse der Cepheiden
- verändern ihre Leuchtkraft streng periodisch, dabei verändert sich auch ihre
Oberflächentemperatur (6000–7500 °C) – ständig wechselnde Spektralklasse
- entdeckt 1895 von Solon Irving Bailey (1854-1931; amerikanischer Astronom)
-haben etwa die halbe Sonnenmasse, aber fünffachen Sonnendurchmesser
- in ihnen findet keine Sternentstehung mehr statt, sind älteste Objekte der
Milchstraße
- Riesensterne
- typisches Alter: 12,7 Milliarden Jahre
- haben 90-fache Leuchtkraft der Sonne
- kommen sehr häufig vor
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Aufnahme:
R.Schwebel/M.Müller am
26.5.1992, 30cmSpiegelteleskop der VSW
Rothwesten
Gefunden auf:
www.volkssternwarterothwesten.de/vsw_milch
str.html
Die 3 kleinen Bilder zeigen die fortlaufende
Veränderung von Cepheiden.
Quelle: NASA
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Gefunden auf:
de.wikipedia.org/wiki/Cepheiden
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Blue Straggler (Blaue Nachzügler)
Dunkle Materie
-extrem heiße Sterne mit mehr als 50 Sonnenmassen
-Masse, die keine optische oder andere elektromagnetische Strahlung
aussendet und deshalb nicht direkt beobachtbar ist
können nur durch Kollision und Verschmelzung zweier kleinerer
Sterne entstehen
- als Nachzügler bezeichnet, da sie nicht in das Schema der Kugelsternhaufen zu
passen scheinen: sind als massereiche, blaue Sterne deutlich jünger als die
anderen Sternkollisionen erklären dies
- ihre Existenz wird durch die Beobachtung der Galaxienrotation, der Bewegung
der Kugelsternhaufen und der Dynamik der Galaxienhaufen vermutet (dunkle
Materie interagiert durch Gravitation mit sichtbarer)
- Zusammensetzung, Herkunft ect. noch umstritten
Eine Aufname des Hubble- Teleskops.
Gefunden auf: http://www.bronline.de/wissenbildung/thema/kosmologie/dunklematerie.xml
Quelle: NASA/ESA, 1991
Gefunden auf:
www.racine.ra.it/planet/testi/
Foto/47tucan.jpg
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2.C) Galaktische Scheibe
MACHOs
- Großteil der Sterne innerhalb der Galaxis ist annähernd gleichmäßig
auf die galaktische Scheibe verteilt
=MAssive Compact Halo Object (Massives Kompaktes Halo Objekt)
- enthält vor allem Sterne der Population I
- Begriff wurde postuliert um das Problem der dunklen Materie im
Weltraum zu lösen
- sind Himmelskörper, in Größe und Leuchtkraft vergleichbar mit Planeten
oder alten, erloschenen und abgekühlte Sterne
-Ausdehnung von rund 17 kpc und Dicke von 1kpc, läuft in Spiralarmen aus,
welche aber von weiteren Sternen der galaktischen Scheibe umgeben sind
- jeder Stern der Scheibe umkreist das Zentrum in annähernd
kreisförmiger Bahn
- geben kein oder nur wenig Licht ab -- nicht direkt beobachtbar
-vage Hochrechnungen ergaben eine Masse von 0,5
Sonnenmassen -- könnten insgesamt ein Fünftel der Dunklen
Materie in der Milchstraße erklären
Der grüne Graph zeigt die nach dem 3. Keplerschen Gesetz
erwartete Umlaufgeschwindigkeit, der rote die tatsächlichen
Verhältnisse (unsere Sonne liegt etwa 8,6 kpc vom Zentrum
entfernt).
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Gefunden auf: www.abenteuer-universum.de/milch.html#spirale
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Spiralarme
- misst man
-keine sonderlich hohe Sternendichte, sondern sind Sternentstehungsgebiete
die Entfernung dieser Objekte und trägt sie zusammen mit ihrer
Lage im galaktischen Koordinatensystem in ein Diagramm ein, kristallisieren
sich für unsere Milchstraße 4, evt. auch 5 Spiralarme heraus, wurden nach den
in ihrer Richtung liegenden Sternbildern benannt
-Prozess der Entstehung der Spiralstruktur ist noch weitgehend unbekannt
- bestehen aus enormen Ansammlungen von Wasserstoff und den größten
HII-Regionen der Milchstraße, außerdem aus kalten, dunklen
Molekülwolken (im Radiobereich beobachtbar) und jungen Sternhaufen, z.
B. Plejaden (gut sichtbares Siebengestirn, auch als Sieben Schwestern oder
Gluckhenne bezeichnet)
Das Bild ist eine Aufnahme des
Hubbleteleskops und zeigt die Plejaden mit
Reflexionsnebel.
Die Abb. zeigt die beobachteten
HII- Gebiete der Milchstraße
(hellblaue Punkte), daraus kann
man die Lage der möglichen
Spiralarme ableiten. Das Kreuz in
der Mitte deutet das Zentrum an,
der gelbe Punkt ist der Ort der
Sonne.
Die Milchstraße in Richtung des
Sagittarius-Arms, rechts der EtaCarinae-Nebel NGC 3372, eine HIIRegion.
Quelle: NASA, 2005
Gefunden auf:
de.wikipedia.org/wiki/Milchstra%C3
Gefunden auf: www.abenteueruniversum.de/milch.html#spirale
- Sterne der Spiralarme stellen keine starre Strukturen
dar, die sich in Formation um das Milchstraßenzentrum
drehen
Quelle: NASA, ESA and AURA/Caltech
Gefunden auf:
de.wikipedia.org/wiki/Messier_45
- Klärung durch die Dichtewellentheorie
Sterne der galaktischen Scheibe
- größter Teil der Masse der Galaxis besteht aus alten, massearmen, wenig
leuchtstarken Sternen
Schematische Seitenansicht der Milchstraße.
Gefunden auf: www.drfreund.de
- alle enthaltenen Sterne zählen zur Population 1
- lassen sich mit zunehmender Streuung um die Hauptebene und Alter in
drei Unterpopulationen einteilen:
- galaktische Scheibe ist nicht vollkommen gerade, durch gravitative
Wechselwirkung mit den Magellanschen Wolken ist sie leicht in deren Richtung
nach unten gebogen
1. Die "Thin Disk" in einem Bereich von 700-800 Lichtjahren über und
unterhalb der galaktischen Ebene
2. Die Gruppe der mittelalten Sterne (Alter bis zu 5 Milliarden Jahre)
3. Zwischen maximal 2500 Lichtjahren ober- und unterhalb der
Hauptebene erstreckt sich die "Thick Disk“
Die große (links) und die kleine Magellansche Wolke.
Quelle: NASA, 1987
Gefunden auf: de.wikipedia.org/wiki/Magellansche_Wolken
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2.D) Das Galaktische Zentrum
Die Lage des
Milchstraßenzen
trums.
- ist das Massezentrum unserer Michstraße
- liegt im Sternbild Schütze
- seit 2000 ist man sich sicher, dass Sagittarius A ein Schwarzes Loch beherbergt:
Sagittarius A*
Gefunden auf:
www.abenteueruniversum.de/mi
lch.html#kern
- das galaktische Zentrum selbst ist hinter dunklen Staubwolken der
interstellaren Materie verborgen
- ist Mittelpunkt der galaktischen Rotation aller im Milchstraßensystem
vorhandenen Körper, Materie der Kernregion nimmt aber an dieser Rotation
nicht Teil
Das Zentrum der
Milchstraße.
Sagittarius A beherbergt
ein Schwarzes Loch.
Gefunden auf:
www.drfreund.de
Gefunden auf:
www.drfreund.de
- 2004: ein Kandidat für ein zweites Schwarzes Loch entdeckt: Objekt IRS 13
- 2005: Beobachtung von Helligkeitsausbrüche mit Chandra in der Nähe von Sgr A*
- bei Beobachtungen im Infrarot-Bereich: Sterne mit schnellen
Umlaufgeschwindigkeiten um 1.200 km/s entdeckt, nur durch die
Schwerkraftwirkung von 2,6 Millionen Sonnenmassen auf engstem Raum zu
erklären, diese Gegend wird als Sagittarius A bezeichnet
Stützung einer Theorie von 2003: das zentrale Schwarze Loch
wird über kleinere Löcher "gefüttert"
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3. Die Lage unserer Sonne in der Milchstraße
Das Schwarze Loch im Innern des Galaktischen Zentrums
= ein astronomisches Objekt, welches aufgrund seines starken
Gravitationsfeldes die Raumzeit so stark krümmt, dass weder Materie noch
Licht oder Information aus dieser Region nach außen gelangen können
-Sonne umkreist das Zentrum des Milchstraßensystems in einem Abstand von
25.000 - 28.000 Ly
- endgültiger Beweis des Schwarzen Loches: plötzliche Kehrtwendung des
Sterns S0-2, dieser besitzt 15-fache Masse und siebenfache Größe der
Sonne
-befindet sich etwa 15 Ly nördlich der Mittelebene der galaktischen Scheibe
innerhalb des Orion-Arms, in einem weitgehend staubfreien Raumgebiet, das
als "Lokale Blase" bekannt ist
Aufgrund der hohen Geschwindigkeit des Sterns kann dieser Vorgang
nur als Bahnbewegung um ein Schwarzes Loch interpretiert werden,
- für einen Umlauf um das Zentrum der Galaxis (= Galaktisches Jahr)
benötigt sie 220 bis 240 Millionen Jahre (Rotationsgeschwindigkeit von
etwa 220 km/s); Erforschung dieser Rotation ist mittels der
Eigenbewegung und der Radialgeschwindigkeit möglich
Die Abb. zeigt unser galaktisches Zentrum mit Sagittarius A*
und die umliegende Region von 10Ly. Diese Aufnahme im
Röntgenlicht wurde vom Satelliten Chandra gemacht. Die
heiße, leuchtende Materie umströmt ein sehr massives
Schwarzes Loch (den hellen Fleck in der Bildmitte)!
Gefunden auf: www.abenteuer-universum.de/milch.html#kern
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Lokale Blase
4. Die Umgebung der Milchstraße
- finden sich mehrere Zwerggalaxien (z.B. Große und kleine Magellansche Wolke)
= ein weitgehend staubfreies Raumgebiet in der Umgebung der Sonne
- Milchstraße+Andromedagalaxie+mehrere kleine Galaxien = Lokale Gruppe
-die Materie in diesem Gebiet besteht aus zwei Komponenten, zum einen aus
neutralem Wasserstoff mit einer Dichte von 0,05 bis 0,07 Atomen pro cm3,
zum anderen aus einem sehr dünnen und heißen Plasma mit einer Dichte von
0,001 bis 0,005 Atomen pro cm3 und einer Temperatur von 1,4 Mio K
Milchstraße ist massereichste, hat aber nicht die größte Ausdehnung
- nächste Galaxie ist 42000 Ly entfernt
-hat die Form einer Sanduhr
- Milchstraße und Andromedagalxie befinden sich auf Kollisionskurs,
verschmelzen in ca. 2 bis 6 Milliarden Jahren
-hat in der galaktischen Ebene einen Durchmesser von mindestens 300 Ly und
weitet sich mit zunehmendem Abstand
-Vermutung: Lokale Blase hat senkrecht zur galaktischen Ebene keine
Begrenzung, sondern ist offen
Unsere „Schwestergalaxie“: die
Andromedagalaxie.
Gefunden auf: www.astronomia.de
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5. Quellenangabe
• www.wikipedia.de
• www.drfreund.de
• www.abenteuer-universum.de
• www.volkssternwarthe-rothwesten.de
Diese beiden Bilder zeigen gegen einen groben Eindruck über die Ausdehnung und die Struktur der Lokalen
Blase.Sie stammen aus dem Buch "Die Milchstraße" (ISBN: 3764352353 von N. Henbest / H. Couper). Links rot
eingezeichnet ist die Lage der Sonne.
Gefunden auf: www.wikipedia.de
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