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V Großstrukturen im Weltall 5.1 Die Milchstraße als Galaxie a) Galaxien-Haupttypen
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
