Milchstraße und andere Galaxien. Milchstraße: Geschichte und Hauptgeheimnisse. Armenisch, Arabisch, Walachisch, Jüdisch, Persisch, Türkisch, Kirgisisch

Der Kosmos, den wir zu untersuchen versuchen, ist ein riesiger und endloser Raum, in dem es Dutzende, Hunderte, Tausende Billionen Sterne gibt, die in bestimmten Gruppen vereint sind. Unsere Erde lebt nicht alleine. Wir sind Teil des Sonnensystems, das ein kleines Teilchen ist, und Teil der Milchstraße, einer größeren kosmischen Formation.

Unsere Erde, wie die anderen Planeten der Milchstraße, unser Stern namens Sonne, wie auch andere Sterne der Milchstraße, bewegen sich im Universum in einer bestimmten Reihenfolge und nehmen bestimmte Orte ein. Versuchen wir genauer zu verstehen, wie die Milchstraße aufgebaut ist und was die Hauptmerkmale unserer Galaxie sind.

Ursprung der Milchstraße

Unsere Galaxie hat wie andere Bereiche des Weltraums ihre eigene Geschichte und ist das Produkt einer Katastrophe universellen Ausmaßes. Die wichtigste Theorie über den Ursprung des Universums, die heute in der wissenschaftlichen Gemeinschaft vorherrscht, ist der Urknall. Ein Modell, das die Urknalltheorie perfekt charakterisiert, ist eine nukleare Kettenreaktion auf mikroskopischer Ebene. Zunächst handelte es sich um eine Substanz, die aus bestimmten Gründen sofort in Bewegung geriet und explodierte. Über die Bedingungen, die zum Ausbruch der explosiven Reaktion führten, muss nicht gesprochen werden. Das liegt weit außerhalb unseres Verständnisses. Heute ist das Universum, das vor 15 Milliarden Jahren infolge einer Katastrophe entstanden ist, ein riesiges, endloses Polygon.

Die Hauptprodukte der Explosion bestanden zunächst aus Gasansammlungen und -wolken. Anschließend kam es unter dem Einfluss von Gravitationskräften und anderen physikalischen Prozessen zur Bildung größerer Objekte im universellen Maßstab. Für kosmische Verhältnisse geschah alles sehr schnell, über Milliarden von Jahren. Zunächst kam es zur Entstehung von Sternen, die Cluster bildeten und später zu Galaxien verschmolzen, deren genaue Anzahl unbekannt ist. Galaktische Materie besteht in ihrer Zusammensetzung aus Wasserstoff- und Heliumatomen in Verbindung mit anderen Elementen, die den Baustoff für die Entstehung von Sternen und anderen Weltraumobjekten bilden.

Es ist nicht möglich, genau zu sagen, wo im Universum sich die Milchstraße befindet, da der genaue Mittelpunkt des Universums unbekannt ist.

Aufgrund der Ähnlichkeit der Prozesse, die das Universum bildeten, ist unsere Galaxie in ihrer Struktur vielen anderen sehr ähnlich. Ihrem Typ nach handelt es sich um eine typische Spiralgalaxie, einen Objekttyp, der im Universum weit verbreitet ist. Von ihrer Größe her liegt die Galaxie in der goldenen Mitte – weder klein noch riesig. Unsere Galaxie hat viel mehr kleinere Sternnachbarn als solche mit kolossaler Größe.

Auch das Alter aller im Weltraum existierenden Galaxien ist gleich. Unsere Galaxie ist fast so alt wie das Universum und 14,5 Milliarden Jahre alt. In diesem enormen Zeitraum hat sich die Struktur der Milchstraße mehrfach verändert, und dies geschieht auch heute noch, im Vergleich zum Tempo des irdischen Lebens nur unmerklich.

Es gibt eine merkwürdige Geschichte über den Namen unserer Galaxie. Wissenschaftler glauben, dass der Name Milchstraße legendär ist. Dies ist ein Versuch, die Position der Sterne an unserem Himmel mit dem antiken griechischen Mythos über den Göttervater Kronos in Verbindung zu bringen, der seine eigenen Kinder verschlang. Das letzte Kind, dem das gleiche traurige Schicksal bevorstand, erwies sich als dünn und wurde einer Krankenschwester zur Mästung übergeben. Beim Füttern fielen Milchspritzer in den Himmel und bildeten so eine Milchspur. Anschließend waren sich Wissenschaftler und Astronomen aller Zeiten und Völker einig, dass unsere Galaxie tatsächlich einer Milchstraße sehr ähnlich ist.

Die Milchstraße befindet sich derzeit in der Mitte ihres Entwicklungszyklus. Mit anderen Worten: Das kosmische Gas und Material zur Bildung neuer Sterne geht zur Neige. Die vorhandenen Stars sind noch recht jung. Wie in der Geschichte mit der Sonne, die sich in 6–7 Milliarden Jahren in einen Roten Riesen verwandeln könnte, werden unsere Nachkommen die Umwandlung anderer Sterne und der gesamten Galaxie als Ganzes in die rote Reihe beobachten.

Unsere Galaxie könnte aufgrund einer weiteren universellen Katastrophe aufhören zu existieren. Die Forschungsthemen der letzten Jahre konzentrieren sich auf das bevorstehende Treffen der Milchstraße mit unserem nächsten Nachbarn, der Andromedagalaxie, in ferner Zukunft. Es ist wahrscheinlich, dass die Milchstraße nach der Begegnung mit der Andromedagalaxie in mehrere kleine Galaxien zerfällt. In jedem Fall wird dies der Grund für die Entstehung neuer Sterne und die Neuordnung des uns nächsten Raums sein. Wir können nur vermuten, wie das Schicksal des Universums und unserer Galaxie in ferner Zukunft aussehen wird.

Astrophysikalische Parameter der Milchstraße

Um sich vorzustellen, wie die Milchstraße im kosmischen Maßstab aussieht, genügt ein Blick auf das Universum selbst und der Vergleich seiner einzelnen Teile. Unsere Galaxie ist Teil einer Untergruppe, die wiederum Teil der Lokalen Gruppe ist, einer größeren Formation. Hier grenzt unsere kosmische Metropole an die Andromeda- und Triangulum-Galaxien. Das Trio ist von mehr als 40 kleinen Galaxien umgeben. Die lokale Gruppe ist bereits Teil einer noch größeren Formation und Teil des Virgo-Superhaufens. Einige argumentieren, dass dies nur grobe Vermutungen darüber sind, wo sich unsere Galaxie befindet. Das Ausmaß der Formationen ist so enorm, dass man sich kaum alles vorstellen kann. Heute kennen wir die Entfernung zu den nächsten Nachbargalaxien. Andere Weltraumobjekte sind außer Sichtweite. Ihre Existenz ist nur theoretisch und mathematisch zulässig.

Der Standort der Galaxie wurde nur durch Näherungsberechnungen bekannt, die die Entfernung zu ihren nächsten Nachbarn bestimmten. Die Satelliten der Milchstraße sind Zwerggalaxien – die Kleine und Große Magellansche Wolke. Insgesamt gibt es laut Wissenschaftlern bis zu 14 Satellitengalaxien, die die Eskorte des universellen Streitwagens namens Milchstraße bilden.

Was die sichtbare Welt betrifft, gibt es heute genügend Informationen darüber, wie unsere Galaxie aussieht. Das bestehende Modell und damit die Karte der Milchstraße wird auf der Grundlage mathematischer Berechnungen, Daten aus astrophysikalischen Beobachtungen, erstellt. Jeder kosmische Körper oder jedes Fragment der Galaxie nimmt seinen Platz ein. Es ist wie im Universum, nur in kleinerem Maßstab. Die astrophysikalischen Parameter unserer kosmischen Metropole sind interessant und beeindruckend.

Unsere Galaxie ist eine Balkenspiralgalaxie, die auf Sternenkarten mit dem Index SBbc gekennzeichnet ist. Der Durchmesser der galaktischen Scheibe der Milchstraße beträgt etwa 50-90.000 Lichtjahre oder 30.000 Parsec. Zum Vergleich: Der Radius der Andromeda-Galaxie beträgt auf der Skala des Universums 110.000 Lichtjahre. Man kann sich nur vorstellen, wie viel größer unser Nachbar ist als die Milchstraße. Die Größen der der Milchstraße am nächsten gelegenen Zwerggalaxien sind um ein Vielfaches kleiner als die unserer Galaxie. Magellansche Wolken haben einen Durchmesser von nur 7.000 bis 10.000 Lichtjahren. In diesem riesigen Sternzyklus gibt es etwa 200 bis 400 Milliarden Sterne. Diese Sterne sind in Clustern und Nebeln gesammelt. Ein wesentlicher Teil davon sind die Arme der Milchstraße, in einem davon liegt unser Sonnensystem.

Alles andere ist dunkle Materie, Wolken aus kosmischem Gas und Blasen, die den interstellaren Raum füllen. Je näher am Zentrum der Galaxie, je mehr Sterne es gibt, desto voller wird der Weltraum. Unsere Sonne befindet sich in einer Region des Weltraums, die aus kleineren Weltraumobjekten besteht, die weit voneinander entfernt liegen.

Die Masse der Milchstraße beträgt 6x1042 kg, das ist Billionen Mal mehr als die Masse unserer Sonne. Fast alle Sterne unseres Sternenlandes befinden sich in der Ebene einer Scheibe, deren Dicke nach verschiedenen Schätzungen 1000 Lichtjahre beträgt. Es ist nicht möglich, die genaue Masse unserer Galaxie zu kennen, da der größte Teil des sichtbaren Sternenspektrums durch die Arme der Milchstraße vor uns verborgen bleibt. Darüber hinaus ist die Masse der Dunklen Materie, die riesige interstellare Räume einnimmt, unbekannt.

Die Entfernung von der Sonne zum Zentrum unserer Galaxie beträgt 27.000 Lichtjahre. Da sie sich an der relativen Peripherie befindet, bewegt sich die Sonne schnell um das Zentrum der Galaxie und vollzieht alle 240 Millionen Jahre eine vollständige Umdrehung.

Das Zentrum der Galaxie hat einen Durchmesser von 1000 Parsec und besteht aus einem Kern mit einer interessanten Sequenz. Das Zentrum des Kerns hat die Form einer Ausbuchtung, in der sich die größten Sterne und eine Ansammlung heißer Gase konzentrieren. Es ist diese Region, die eine enorme Energiemenge freisetzt, die insgesamt größer ist als die, die von den Milliarden Sternen abgegeben wird, aus denen die Galaxie besteht. Dieser Teil des Kerns ist der aktivste und hellste Teil der Galaxie. An den Rändern des Kerns befindet sich eine Brücke, die den Beginn der Arme unserer Galaxie darstellt. Eine solche Brücke entsteht durch die enorme Gravitationskraft, die durch die hohe Rotationsgeschwindigkeit der Galaxie selbst verursacht wird.

Betrachtet man den zentralen Teil der Galaxie, erscheint die folgende Tatsache paradox. Wissenschaftler konnten lange Zeit nicht verstehen, was sich im Zentrum der Milchstraße befindet. Es stellt sich heraus, dass sich im Zentrum eines Sternenlandes namens Milchstraße ein supermassereiches Schwarzes Loch befindet, dessen Durchmesser etwa 140 km beträgt. Dorthin fließt der größte Teil der vom galaktischen Kern freigesetzten Energie; in diesem bodenlosen Abgrund lösen sich Sterne auf und sterben. Das Vorhandensein eines Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße weist darauf hin, dass alle Entstehungsprozesse im Universum eines Tages enden müssen. Materie wird sich in Antimaterie verwandeln und alles wird wieder passieren. Wie sich dieses Monster in Millionen und Abermilliarden von Jahren verhalten wird, schweigt der schwarze Abgrund, was darauf hindeutet, dass die Prozesse der Absorption von Materie nur an Stärke gewinnen.

Die beiden Hauptarme der Galaxie erstrecken sich vom Zentrum aus – der Schild des Zentauren und der Schild des Perseus. Diese Strukturformationen erhielten ihren Namen von den am Himmel befindlichen Sternbildern. Zusätzlich zu den Hauptarmen ist die Galaxie von fünf weiteren Nebenarmen umgeben.

Nahe und ferne Zukunft

Die aus dem Kern der Milchstraße entstandenen Arme entfalten sich spiralförmig und füllen den Weltraum mit Sternen und kosmischer Materie. Hier bietet sich eine Analogie zu kosmischen Körpern an, die in unserem Sternensystem um die Sonne kreisen. Eine riesige Masse aus großen und kleinen Sternen, Sternhaufen und Nebeln, kosmischen Objekten unterschiedlicher Größe und Beschaffenheit dreht sich auf einem riesigen Karussell. Sie alle ergeben ein wunderbares Bild des Sternenhimmels, den die Menschen seit Jahrtausenden betrachten. Wenn Sie unsere Galaxie studieren, sollten Sie wissen, dass die Sterne in der Galaxie nach ihren eigenen Gesetzen leben. Heute befinden sie sich in einem der Arme der Galaxie. Morgen werden sie ihre Reise in die andere Richtung beginnen, einen Arm verlassen und in einen anderen fliegen .

Die Erde in der Milchstraße ist bei weitem nicht der einzige Planet, der für Leben geeignet ist. Dabei handelt es sich lediglich um ein Staubteilchen von der Größe eines Atoms, das in der riesigen Sternenwelt unserer Galaxie verloren geht. Es kann eine große Anzahl solcher erdähnlichen Planeten in der Galaxie geben. Es reicht aus, sich die Anzahl der Sterne vorzustellen, die auf die eine oder andere Weise über eigene Sternplanetensysteme verfügen. Anderes Leben kann weit entfernt sein, am äußersten Rand der Galaxie, Zehntausende Lichtjahre entfernt, oder umgekehrt in benachbarten Gebieten vorhanden sein, die uns durch die Arme der Milchstraße verborgen bleiben.

Milchstraße (Computermodell). Balkenspiralgalaxie. Zwei der vier Zweige dominieren.

Sie befinden sich in der Milchstraße (oder Galaxie, mit Großbuchstaben) und alle einzelnen sind mit bloßem Auge sichtbar. Bezieht sich auf Balkenspiralgalaxien.

Die Milchstraße bildet zusammen mit der Andromeda-Galaxie (M31), der Dreiecksgalaxie (M33) und mehr als 40 Zwerg-Satellitengalaxien – ihrer eigenen und der Andromeda-Galaxie – die Lokale Galaxie, die Teil des (Virgo-Superhaufen) ist.

Etymologie

Name die Milchstrasse weit verbreitet in der westlichen Kultur und ist ein Pauspapier aus dem Lateinischen. Via Lactea„Milchstraße“, was wiederum eine Übersetzung aus dem Altgriechischen ist. ϰύϰλος γαλαξίας „Milchkreis“. Name Galaxis gebildet in Analogie zum Altgriechischen. γαλαϰτιϰός „Milch“. Einer antiken griechischen Legende zufolge beschloss Zeus, seinen Sohn Herkules, der von einer sterblichen Frau geboren wurde, unsterblich zu machen, und pflanzte ihn dafür seiner schlafenden Frau Hera ein, damit Herkules göttliche Milch trinken konnte. Als Hera aufwachte, sah sie, dass sie ihr Kind nicht fütterte, und stieß es von sich weg. Der Milchstrahl, der aus der Brust der Göttin spritzte, verwandelte sich in die Milchstraße.

In der sowjetischen Astronomieschule wurde die Milchstraße einfach „unsere Galaxie“ oder „das Milchstraßensystem“ genannt; Der Ausdruck „Milchstraße“ wurde verwendet, um sich auf die sichtbaren Sterne zu beziehen, die für einen Beobachter optisch die Milchstraße darstellen.

Außerhalb der westlichen Kultur gibt es viele andere Namen für die Milchstraße. Das Wort „Pfad“ bleibt oft bestehen, das Wort „Milch“ wird durch andere Beinamen ersetzt.

Galaxienstruktur

Der Durchmesser der Galaxie beträgt etwa 30.000 Parsec (etwa 100.000 Lichtjahre, 1 Trillion Kilometer) mit einer geschätzten durchschnittlichen Dicke von etwa 1.000 Lichtjahren. Die Galaxie enthält nach der niedrigsten Schätzung etwa 200 Milliarden Sterne (moderne Schätzungen reichen von 200 bis 400 Milliarden). Der Großteil der Sterne hat die Form einer flachen Scheibe. Im Januar 2009 wurde die Masse der Galaxie auf 3·10 12 Sonnenmassen oder 6·10 42 kg geschätzt. Die neue Mindestschätzung beziffert die Masse der Galaxie auf lediglich 5·10 11 Sonnenmassen. Der Großteil der Masse der Galaxie ist nicht in Sternen und interstellarem Gas enthalten, sondern in einem nicht leuchtenden Halo.

Scheibe

Erst in den 1980er Jahren schlugen Astronomen vor, dass es sich bei der Milchstraße um eine Balkenspiralgalaxie und nicht um eine reguläre Spiralgalaxie handele. Diese Annahme wurde 2005 von Lyman Spitzer bestätigt, der zeigte, dass der Zentralbalken unserer Galaxie größer ist als bisher angenommen.

Wissenschaftler schätzen, dass die galaktische Scheibe, die im Bereich des galaktischen Zentrums in verschiedene Richtungen ragt, einen Durchmesser von etwa 100.000 Lichtjahren hat. Im Vergleich zu einem Halo dreht sich die Scheibe deutlich schneller. Die Geschwindigkeit seiner Rotation ist in verschiedenen Abständen vom Zentrum nicht gleich. Sie steigt schnell von Null im Zentrum auf 200–240 km/s in einer Entfernung von 2.000 Lichtjahren davon an, nimmt dann etwas ab, steigt wieder auf ungefähr denselben Wert an und bleibt dann nahezu konstant. Eine Untersuchung der Rotationseigenschaften der Scheibe ermöglichte die Abschätzung ihrer Masse; es stellte sich heraus, dass sie 150 Milliarden Mal größer als M ☉ ist.

Junge Sterne und Sternhaufen, deren Alter mehrere Milliarden Jahre nicht überschreitet, konzentrieren sich in der Nähe der Scheibenebene. Sie bilden das sogenannte Flachbauteil. Darunter sind viele helle und heiße Sterne. Auch das Gas in der Galaxienscheibe konzentriert sich hauptsächlich in der Nähe ihrer Ebene. Es ist ungleichmäßig verteilt und bildet zahlreiche Gaswolken – von riesigen Wolken heterogener Struktur mit einer Ausdehnung von mehreren tausend Lichtjahren bis hin zu kleinen Wolken mit einer Größe von nur einem Parsec.

Kern

Das galaktische Zentrum der Milchstraße im Infrarot.

Im mittleren Teil der Galaxie gibt es eine sogenannte Verdickung Ausbuchtung (Ausbuchtung - Verdickung), der einen Durchmesser von etwa 8.000 Parsec hat. Das Zentrum des Galaxienkerns liegt im Sternbild Schütze (α = 265°, δ = −29°). Die Entfernung von der Sonne zum Zentrum der Galaxie beträgt 8,5 Kiloparsec (2,62·10 17 km oder 27.700 Lichtjahre). Im Zentrum der Galaxie befindet sich offenbar ein Supermassereiches (Sagittarius A) (ca. 4,3 Millionen M ☉), um das sich ein Schwarzes Loch mit einer durchschnittlichen Masse von 1000 bis 10.000 M ☉ und einer Umlaufzeit von etwa 100 Jahren bzw. mehreren Tausend Jahren befindet klein. Ihre kombinierte Gravitationswirkung auf benachbarte Sterne führt dazu, dass diese sich auf ungewöhnlichen Flugbahnen bewegen. Es wird angenommen, dass die meisten Galaxien in ihrem Kern supermassereiche Schwarze Löcher haben.

Die zentralen Regionen der Galaxie zeichnen sich durch eine starke Konzentration von Sternen aus: Jeder Kubikparsec in der Nähe des Zentrums enthält viele tausend Sterne. Die Abstände zwischen Sternen sind zehn- bis hundertmal kleiner als in der Nähe der Sonne. Wie in den meisten anderen Galaxien ist die Massenverteilung in der Milchstraße so, dass die Umlaufgeschwindigkeit der meisten Sterne in der Galaxie nicht wesentlich von ihrer Entfernung vom Zentrum abhängt. Weiter von der zentralen Brücke bis zum äußeren Kreis beträgt die übliche Rotationsgeschwindigkeit von Sternen 210–240 km/s. Somit ist eine solche Geschwindigkeitsverteilung, die im Sonnensystem nicht beobachtet wird, wo verschiedene Umlaufbahnen deutlich unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten haben, eine der Voraussetzungen für die Existenz dunkler Materie.

Die Länge des galaktischen Balkens wird auf etwa 27.000 Lichtjahre geschätzt. Dieser Balken verläuft durch das Zentrum der Galaxie in einem Winkel von 44 ± 10 Grad zur Linie zwischen unserer Sonne und dem Zentrum der Galaxie. Es besteht hauptsächlich aus roten Sternen, die als sehr alt gelten. Der Jumper ist von einem Ring umgeben, der „Fünf-Kiloparsec-Ring“ genannt wird. Dieser Ring enthält den größten Teil des molekularen Wasserstoffs der Galaxie und ist eine aktive Sternentstehungsregion in unserer Galaxie. Bei einer Beobachtung aus der Andromedagalaxie wäre der galaktische Balken der Milchstraße ein heller Teil davon.

Im Jahr 2016 berichteten japanische Astrophysiker über die Entdeckung eines zweiten riesigen Schwarzen Lochs im galaktischen Zentrum. Dieses Schwarze Loch befindet sich 200 Lichtjahre vom Zentrum der Milchstraße entfernt. Das beobachtete astronomische Objekt mit einer Wolke nimmt einen Raumbereich mit einem Durchmesser von 0,3 Lichtjahren ein und seine Masse beträgt 100.000 Sonnenmassen. Die Natur dieses Objekts ist noch nicht genau geklärt – es handelt sich um ein Schwarzes Loch oder ein anderes Objekt.

Ärmel

Galaxy-Ärmel

Die Galaxie gehört zur Klasse der Spiralgalaxien, was bedeutet, dass die Galaxie eine Spirale hat Ärmel, befindet sich in der Ebene der Scheibe. Die Scheibe wird eingetaucht Heiligenschein kugelförmig und um ihn herum ist eine Kugel Krone. Das Sonnensystem befindet sich in einer Entfernung von 8,5 Tausend Parsec vom galaktischen Zentrum, nahe der Ebene der Galaxie (die Verschiebung zum Nordpol der Galaxie beträgt nur 10 Parsec), am inneren Rand des sogenannten Armes Orions Ärmel. Durch diese Anordnung ist es nicht möglich, die Form der Hülsen optisch zu erkennen. Neue Daten aus Beobachtungen von molekularem Gas (CO) legen nahe, dass unsere Galaxie zwei Arme hat, die an einem Balken im inneren Teil der Galaxie beginnen. Darüber hinaus gibt es im Innenteil noch ein paar weitere Ärmel. Diese Arme verwandeln sich dann in eine vierarmige Struktur, die in der neutralen Wasserstofflinie in den äußeren Teilen der Galaxie beobachtet wird.

Heiligenschein

Die Umgebung der Milchstraße und ihr Halo.

Der galaktische Halo hat eine Kugelform, erstreckt sich 5-10.000 Lichtjahre über die Galaxie hinaus und hat eine Temperatur von etwa 5 · 10 5 K. Die galaktische Scheibe ist von einem kugelförmigen Halo umgeben, der zu 90 % aus alten Sternen und Kugelsternhaufen besteht die weniger als 100.000 Lichtjahre vom Zentrum der Galaxie entfernt sind. Allerdings wurden kürzlich mehrere Kugelsternhaufen wie PAL 4 und AM 1 gefunden, die mehr als 200.000 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernt sind. Das Symmetriezentrum des Milchstraßen-Halos fällt mit dem Zentrum der galaktischen Scheibe zusammen. Der Halo besteht hauptsächlich aus sehr alten, schwachen Sternen mit geringer Masse. Sie kommen einzeln und in Form von Kugelsternhaufen vor, die bis zu einer Million Sterne enthalten können. Das Alter der Bevölkerung der kugelförmigen Komponente der Galaxie übersteigt 12 Milliarden Jahre und wird üblicherweise als das Alter der Galaxie selbst angesehen.

Während die galaktische Scheibe Gas und Staub enthält, die den Durchgang des sichtbaren Lichts behindern, enthält die Sphäroidkomponente solche Komponenten nicht. In der Scheibe findet eine aktive Sternentstehung statt (insbesondere in den Spiralarmen, bei denen es sich um Zonen mit erhöhter Dichte handelt). Im Halo ist die Sternentstehung abgeschlossen. Auch offene Cluster kommen überwiegend in der Scheibe vor. Es wird angenommen, dass der Großteil der Masse unserer Galaxie aus Dunkler Materie besteht, die einen Dunkle-Materie-Halo mit einer Masse von etwa 600 – 3000 Milliarden M☉ bildet. Der Halo aus dunkler Materie konzentriert sich auf das Zentrum der Galaxie.

Sterne und Halo-Sternhaufen bewegen sich auf sehr ausgedehnten Bahnen um das Zentrum der Galaxie. Da die Rotation einzelner Sterne eher zufällig erfolgt (d. h. die Geschwindigkeit benachbarter Sterne kann jede Richtung haben), dreht sich der Halo als Ganzes sehr langsam.

Geschichte der Entdeckung der Galaxis

Die meisten Himmelskörper sind zu verschiedenen rotierenden Systemen zusammengefasst. Während sie sich um die Erde dreht, bilden die Riesenplaneten ihre eigenen Systeme, die reich an Körpern sind. Auf einer höheren Ebene drehen sich die Erde und der Rest um die Sonne. Es stellte sich natürlich die Frage: Ist die Sonne auch Teil eines noch größeren Systems?

Die erste systematische Untersuchung dieser Frage wurde im 18. Jahrhundert vom englischen Astronomen William Herschel durchgeführt. Er zählte die Anzahl der Sterne in verschiedenen Bereichen des Himmels und entdeckte, dass es am Himmel einen großen Kreis gab (später wurde er so genannt). Galaktischer Äquator), der den Himmel in zwei gleiche Teile teilt und auf dem die Anzahl der Sterne am größten ist. Außerdem gilt: Je näher der Teil des Himmels an diesem Kreis liegt, desto mehr Sterne gibt es. Schließlich wurde entdeckt, dass sich auf diesem Kreis die Milchstraße befand. Dank dessen vermutete Herschel, dass alle von uns beobachteten Sterne ein riesiges Sternensystem bilden, das zum galaktischen Äquator hin abgeflacht ist.

Zunächst wurde angenommen, dass alle Objekte Teile unserer Galaxie seien, obwohl Kant auch vermutete, dass einige Nebel Galaxien ähnlich der Milchstraße sein könnten. Bereits 1920 sorgte die Frage nach der Existenz extragalaktischer Objekte für Debatten (zum Beispiel die berühmte Große Debatte zwischen Harlow Shapley und Heber Curtis; Ersterer verteidigte die Einzigartigkeit unserer Galaxie). Kants Hypothese wurde erst in den 1920er Jahren endgültig bewiesen, als es Ernst Epic und Edwin Hubble gelang, die Entfernung zu einigen Spiralnebeln zu messen und zu zeigen, dass sie aufgrund ihrer Entfernung kein Teil der Galaxie sein können.

Standort der Sonne in der Galaxie

Nach neuesten wissenschaftlichen Schätzungen beträgt die Entfernung von der Sonne zum galaktischen Zentrum 26.000 ± 1.400 Lichtjahre, während unser Stern nach vorläufigen Schätzungen etwa 35.000 Lichtjahre vom Balken entfernt sein dürfte. Das bedeutet, dass sich die Sonne näher am Rand der Scheibe befindet als in deren Mitte. Zusammen mit anderen Sternen rotiert die Sonne mit einer Geschwindigkeit von 220–240 km/s um das Zentrum der Galaxie und macht dabei in etwa 200 Millionen Jahren eine Umdrehung. Somit ist die Erde während ihrer gesamten Existenz nicht mehr als 30 Mal um das Zentrum der Galaxie geflogen.

In der Nähe der Sonne ist es möglich, Abschnitte zweier Spiralarme zu verfolgen, die etwa dreitausend Lichtjahre von uns entfernt sind. Basierend auf den Sternbildern, in denen diese Gebiete beobachtet werden, erhielten sie die Namen Sagittarius-Arm und Perseus-Arm. Die Sonne befindet sich fast in der Mitte zwischen diesen Spiralzweigen. Aber relativ nah an uns vorbei (nach galaktischen Maßstäben), im Sternbild Orion, verläuft ein weiterer, nicht sehr klar definierter Arm – der Orion-Arm, der als Zweig eines der Hauptspiralarme der Galaxie gilt.

Die Rotationsgeschwindigkeit der Sonne um das Zentrum der Galaxie stimmt fast mit der Geschwindigkeit der Verdichtungswelle überein, die den Spiralarm bildet. Diese Situation ist für die Galaxie als Ganzes untypisch: Die Spiralarme drehen sich mit konstanter Winkelgeschwindigkeit wie Speichen in einem Rad, und die Bewegung der Sterne erfolgt nach einem anderen Muster, sodass fast die gesamte Sternpopulation der Scheibe entweder fällt dringt in die Spiralarme ein oder fällt aus ihnen heraus. Der einzige Ort, an dem die Geschwindigkeiten von Sternen und Spiralarmen zusammenfallen, ist der sogenannte Korotationskreis, und auf ihm befindet sich die Sonne.

Für die Erde ist dieser Umstand äußerst wichtig, da in den Spiralarmen heftige Prozesse ablaufen, die starke Strahlung erzeugen, die für alle Lebewesen zerstörerisch ist. Und keine Atmosphäre könnte davor schützen. Aber unser Planet existiert an einem relativ ruhigen Ort in der Galaxie und wurde seit Hunderten von Millionen (oder sogar Milliarden) Jahren nicht von diesen kosmischen Kataklysmen betroffen. Vielleicht konnte deshalb Leben auf der Erde entstehen und überleben.

Entwicklung und Zukunft der Galaxie

Kollisionen unserer Galaxie mit anderen Galaxien sind möglich, darunter auch mit einer so großen Galaxie wie der Andromeda-Galaxie. Konkrete Vorhersagen sind jedoch aufgrund der Unkenntnis der Quergeschwindigkeit extragalaktischer Objekte noch nicht möglich.

Panorama der Milchstraße, aufgenommen im Death Valley, USA, 2005.

Panorama des Südhimmels, aufgenommen in der Nähe des Paranal-Observatoriums, Chile, 2009.

Unsere Galaxie. Geheimnisse der Milchstraße

Wir wissen teilweise mehr über entfernte Sternensysteme als über unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße. Es ist schwieriger, ihre Struktur zu untersuchen als die Struktur anderer Galaxien, da sie von innen untersucht werden muss und viele Dinge nicht so leicht zu erkennen sind. Interstellare Staubwolken absorbieren das Licht unzähliger entfernter Sterne.

Erst mit der Entwicklung der Radioastronomie und dem Aufkommen von Infrarotteleskopen konnten Wissenschaftler verstehen, wie unsere Galaxie funktioniert. Doch viele Details sind bis heute unklar. Selbst die Anzahl der Sterne in der Milchstraße wird eher grob geschätzt. Die neuesten elektronischen Nachschlagewerke geben Zahlen von 100 bis 300 Milliarden Sternen an.

Vor nicht allzu langer Zeit glaubte man, dass unsere Galaxie vier große Arme hat. Doch im Jahr 2008 veröffentlichten Astronomen der University of Wisconsin die Ergebnisse der Verarbeitung von etwa 800.000 Infrarotbildern des Spitzer-Weltraumteleskops. Ihre Analyse ergab, dass die Milchstraße nur zwei Arme hat. Bei den anderen Zweigen handelt es sich lediglich um schmale Seitenzweige. Die Milchstraße ist also eine Spiralgalaxie mit zwei Armen. Zu beachten ist, dass die meisten uns bekannten Spiralgalaxien ebenfalls nur zwei Arme haben.

„Dank des Spitzer-Teleskops haben wir die Möglichkeit, die Struktur der Milchstraße zu überdenken“, sagte der Astronom Robert Benjamin von der University of Wisconsin auf einer Konferenz der American Astronomical Society. „Wir verfeinern unser Verständnis der Galaxie auf die gleiche Weise, wie vor Jahrhunderten Pioniere, die um den Globus reisten, frühere Vorstellungen davon, wie die Erde aussieht, verfeinerten und überdachten.“

Seit Beginn der 90er Jahre des 20. Jahrhunderts haben Beobachtungen im Infrarotbereich unser Wissen über den Aufbau der Milchstraße zunehmend verändert, denn Infrarot-Teleskope ermöglichen den Blick durch Gas- und Staubwolken auf Dinge, die herkömmlichen Teleskopen nicht zugänglich sind .

2004 – Das Alter unserer Galaxie wurde auf 13,6 Milliarden Jahre geschätzt. Es entstand kurz darauf. Zunächst handelte es sich um eine diffuse Gasblase, die hauptsächlich Wasserstoff und Helium enthielt. Mit der Zeit entwickelte sich daraus die riesige Spiralgalaxie, in der wir heute leben.

allgemeine Charakteristiken

Doch wie verlief die Entwicklung unserer Galaxis? Wie entstand es – langsam oder im Gegenteil sehr schnell? Wie wurde es mit schweren Elementen gesättigt? Wie haben sich die Form der Milchstraße und ihre chemische Zusammensetzung über Milliarden von Jahren verändert? Auf diese Fragen müssen Wissenschaftler bislang noch detaillierte Antworten geben.

Die Ausdehnung unserer Galaxie beträgt etwa 100.000 Lichtjahre, und die durchschnittliche Dicke der galaktischen Scheibe beträgt etwa 3.000 Lichtjahre (die Dicke ihres konvexen Teils, der Ausbuchtung, erreicht 16.000 Lichtjahre). Im Jahr 2008 kam der australische Astronom Brian Gensler jedoch nach einer Analyse der Ergebnisse von Pulsarbeobachtungen zu dem Schluss, dass die galaktische Scheibe wahrscheinlich doppelt so dick ist wie allgemein angenommen.

Ist unsere Galaxie nach kosmischen Maßstäben groß oder klein? Im Vergleich dazu hat der Andromedanebel, unsere nächste große Galaxie, einen Durchmesser von etwa 150.000 Lichtjahren.

Ende 2008 stellten Forscher mit Methoden der Radioastronomie fest, dass die Milchstraße schneller rotiert als bisher angenommen. Diesem Indikator zufolge ist seine Masse etwa eineinhalb Mal höher als allgemein angenommen. Nach verschiedenen Schätzungen schwankt sie zwischen 1,0 und 1,9 Billionen Sonnenmassen. Nochmals zum Vergleich: Die Masse des Andromeda-Nebels wird auf mindestens 1,2 Billionen Sonnenmassen geschätzt.

Struktur von Galaxien

Schwarzes Loch

Die Milchstraße ist also in ihrer Größe dem Andromedanebel nicht unterlegen. „Wir sollten unsere Galaxie nicht länger als die kleine Schwester des Andromeda-Nebels betrachten“, sagte der Astronom Mark Reid vom Smithsonian Center for Astrophysics an der Harvard University. Da die Masse unserer Galaxie größer als erwartet ist, ist gleichzeitig auch ihre Gravitationskraft größer, was bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit einer Kollision mit anderen Galaxien in unserer Nähe steigt.

Unsere Galaxie ist von einem kugelförmigen Halo umgeben, der einen Durchmesser von 165.000 Lichtjahren erreicht. Astronomen nennen den Halo manchmal eine „galaktische Atmosphäre“. Es enthält etwa 150 Kugelsternhaufen sowie eine kleine Anzahl alter Sterne. Der Rest des Haloraums ist mit verdünntem Gas und dunkler Materie gefüllt. Die Masse des letzteren wird auf etwa eine Billion Sonnenmassen geschätzt.

Die Spiralarme der Milchstraße enthalten enorme Mengen Wasserstoff. Hier werden weiterhin Sterne geboren. Mit der Zeit verlassen junge Sterne die Arme der Galaxien und „wandern“ in die galaktische Scheibe. Allerdings leben die massereichsten und hellsten Sterne nicht lange genug, sodass sie keine Zeit haben, sich von ihrem Geburtsort zu entfernen. Es ist kein Zufall, dass die Arme unserer Galaxie so hell leuchten. Der größte Teil der Milchstraße besteht aus kleinen, nicht sehr massereichen Sternen.

Der zentrale Teil der Milchstraße liegt im Sternbild Schütze. Dieser Bereich ist von dunklen Gas- und Staubwolken umgeben, hinter denen nichts zu sehen ist. Erst seit den 1950er Jahren ist es Wissenschaftlern mithilfe der Radioastronomie gelungen, nach und nach zu erkennen, was sich dort verbirgt. In diesem Teil der Galaxie wurde eine leistungsstarke Radioquelle namens Sagittarius A entdeckt. Wie Beobachtungen zeigten, konzentriert sich hier eine Masse, die die Masse der Sonne um mehrere Millionen Mal übersteigt. Die akzeptableste Erklärung für diese Tatsache ist nur eine: Im Zentrum unserer Galaxie befindet sich.

Jetzt hat sie sich aus irgendeinem Grund eine Auszeit gegönnt und ist nicht besonders aktiv. Der Stofffluss ist hier sehr schlecht. Vielleicht entwickelt das Schwarze Loch mit der Zeit Appetit. Dann beginnt sie erneut, den sie umgebenden Gas- und Staubschleier zu absorbieren, und die Milchstraße wird in die Liste der aktiven Galaxien aufgenommen. Es ist möglich, dass sich zuvor schnell Sterne im Zentrum der Galaxie bilden. Ähnliche Prozesse werden sich wahrscheinlich regelmäßig wiederholen.

2010 – Amerikanische Astronomen entdeckten mit dem Fermi-Weltraumteleskop, das zur Beobachtung von Gammastrahlungsquellen entwickelt wurde, zwei mysteriöse Strukturen in unserer Galaxie – zwei riesige Blasen, die Gammastrahlung aussenden. Der Durchmesser jedes einzelnen von ihnen beträgt durchschnittlich 25.000 Lichtjahre. Sie fliegen vom Zentrum der Galaxie in nördliche und südliche Richtung weg. Vielleicht handelt es sich um Teilchenströme, die einst von einem Schwarzen Loch in der Mitte der Galaxie ausgestoßen wurden. Andere Forscher glauben, dass es sich um Gaswolken handelt, die bei der Geburt von Sternen explodierten.

Rund um die Milchstraße gibt es mehrere Zwerggalaxien. Die bekanntesten davon sind die Große und die Kleine Magellansche Wolke, die durch eine Art Wasserstoffbrücke mit der Milchstraße verbunden sind, eine riesige Gaswolke, die sich hinter diesen Galaxien erstreckt. Es wurde der Magellan-Strom genannt. Seine Ausdehnung beträgt etwa 300.000 Lichtjahre. Unsere Galaxie absorbiert ständig die ihr am nächsten liegenden Zwerggalaxien, insbesondere die Sagitarius-Galaxie, die sich 50.000 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernt befindet.

Es bleibt noch hinzuzufügen, dass sich die Milchstraße und der Andromedanebel aufeinander zubewegen. Vermutlich werden beide Galaxien nach 3 Milliarden Jahren miteinander verschmelzen und eine größere elliptische Galaxie bilden, die bereits Milkyhoney genannt wurde.

Ursprung der Milchstraße

Andromeda-Nebel

Lange Zeit glaubte man, dass sich die Milchstraße allmählich bildete. 1962 – Olin Eggen, Donald Linden-Bell und Allan Sandage stellen eine Hypothese auf, die als ELS-Modell bekannt wird (benannt nach den Anfangsbuchstaben ihrer Nachnamen). Demnach rotierte einst langsam eine homogene Gaswolke anstelle der Milchstraße. Es ähnelte einer Kugel, erreichte einen Durchmesser von etwa 300.000 Lichtjahren und bestand hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium. Unter dem Einfluss der Schwerkraft schrumpfte die Protogalaxie und wurde flach; gleichzeitig beschleunigte sich seine Rotation merklich.

Fast zwei Jahrzehnte lang eignete sich dieses Modell für Wissenschaftler. Doch neue Beobachtungsergebnisse zeigen, dass die Milchstraße nicht so entstanden sein konnte, wie die Theoretiker es vorhergesagt hatten.

Nach diesem Modell entsteht zunächst ein Halo und dann eine galaktische Scheibe. Die Scheibe enthält aber auch sehr alte Sterne, zum Beispiel den Roten Riesen Arcturus, der mehr als 10 Milliarden Jahre alt ist, oder zahlreiche gleichaltrige Weiße Zwerge.

Sowohl in der galaktischen Scheibe als auch im Halo wurden Kugelsternhaufen entdeckt, die jünger sind, als das ELS-Modell zulässt. Offensichtlich werden sie von unserer späten Galaxie absorbiert.

Viele Sterne im Halo drehen sich in eine andere Richtung als die Milchstraße. Vielleicht waren auch sie einmal außerhalb der Galaxie, aber dann wurden sie in diesen „Sternwirbel“ hineingezogen – wie ein zufälliger Schwimmer in einem Whirlpool.

1978 – Leonard Searle und Robert Zinn schlagen ihr Modell zur Entstehung der Milchstraße vor. Es wurde als „Modell SZ“ bezeichnet. Nun ist die Geschichte der Galaxie merklich komplizierter geworden. Vor nicht allzu langer Zeit wurde seine Jugend nach Meinung von Astronomen genauso einfach beschrieben wie nach Meinung von Physikern - geradlinige Translationsbewegung. Die Mechanismen des Geschehens waren deutlich zu erkennen: Es gab eine homogene Wolke; es bestand nur aus gleichmäßig verteiltem Gas. Nichts durch seine Anwesenheit erschwerte die Berechnungen der Theoretiker.

Anstelle einer riesigen Wolke in den Visionen der Wissenschaftler erschienen nun mehrere kleine, kompliziert verstreute Wolken gleichzeitig. Unter ihnen waren Sterne zu sehen; Sie befanden sich jedoch nur im Halo. Im Heiligenschein brodelte alles: Wolken prallten aufeinander; Gasmassen wurden vermischt und verdichtet. Aus dieser Mischung entstand im Laufe der Zeit eine galaktische Scheibe. Darin tauchten neue Sterne auf. Doch dieses Modell wurde später kritisiert.

Es war unmöglich zu verstehen, was den Halo und die galaktische Scheibe verband. Diese verdichtete Scheibe und die dünne Sternhülle um sie herum hatten wenig gemeinsam. Nachdem Searle und Zinn ihr Modell zusammengestellt hatten, stellte sich heraus, dass der Halo zu langsam rotiert, um eine galaktische Scheibe zu bilden. Der Verteilung der chemischen Elemente nach zu urteilen, sind letztere aus protogalaktischem Gas entstanden. Schließlich stellte sich heraus, dass der Drehimpuls der Scheibe zehnmal höher war als der des Halos.

Das ganze Geheimnis liegt darin, dass in beiden Modellen ein Körnchen Wahrheit steckt. Das Problem ist, dass sie zu einfach und einseitig sind. Beide scheinen nun Fragmente desselben Rezepts zu sein, das die Milchstraße geschaffen hat. Eggen und seine Kollegen lasen ein paar Zeilen aus diesem Rezept vor, Searle und Zinn lasen ein paar andere. Wenn wir daher versuchen, uns die Geschichte unserer Galaxis neu vorzustellen, fallen uns hin und wieder vertraute Zeilen auf, die wir bereits einmal gelesen haben.

Die Milchstrasse. Computermodell

Alles begann also kurz nach dem Urknall. „Heute ist allgemein anerkannt, dass Schwankungen in der Dichte der Dunklen Materie die ersten Strukturen – die sogenannten Dunklen Halos – entstehen ließen. Dank der Schwerkraft zerfielen diese Strukturen nicht“, bemerkt der deutsche Astronom Andreas Burkert, Autor eines neuen Modells zur Entstehung der Galaxie.

Dunkle Halos wurden zu Embryonen – Kernen – künftiger Galaxien. Unter dem Einfluss der Schwerkraft sammelte sich um sie herum Gas an. Es kam zu einem homogenen Kollaps, wie vom ELS-Modell beschrieben. Bereits 500–1000 Millionen Jahre nach dem Urknall wurden Gasansammlungen rund um dunkle Halos zu „Inkubatoren“ von Sternen. Hier entstanden kleine Protogalaxien. Die ersten Kugelsternhaufen entstanden in dichten Gaswolken, weil hier hunderte Male häufiger Sterne geboren wurden als anderswo. Protogalaxien kollidierten und verschmolzen miteinander – so entstanden große Galaxien, darunter auch unsere Milchstraße. Heute ist es von dunkler Materie und einem Halo aus einzelnen Sternen und ihren Kugelsternhaufen umgeben, Ruinen eines mehr als 12 Milliarden Jahre alten Universums.

In den Protogalaxien gab es viele sehr massereiche Sterne. Es vergingen weniger als ein paar Dutzend Millionen Jahre, bis die meisten von ihnen explodierten. Diese Explosionen reichern die Gaswolken mit schweren chemischen Elementen an. Daher waren die Sterne, die in der galaktischen Scheibe geboren wurden, nicht dieselben wie im Halo – sie enthielten hunderte Male mehr Metalle. Darüber hinaus erzeugten diese Explosionen starke galaktische Wirbel, die das Gas erhitzten und über die Protogalaxien hinwegfegten. Es kam zu einer Trennung von Gasmassen und Dunkler Materie. Dies war der wichtigste Schritt bei der Entstehung von Galaxien, der bisher in keinem Modell berücksichtigt wurde.

Gleichzeitig kollidierten zunehmend dunkle Lichthöfe miteinander. Darüber hinaus dehnten sich die Protogalaxien aus oder zerfielen. Diese Katastrophen erinnern an die Sternenketten, die seit der „Jugend“ im Halo der Milchstraße erhalten geblieben sind. Durch die Untersuchung ihres Standorts ist es möglich, die Ereignisse dieser Zeit einzuschätzen. Nach und nach bildeten diese Sterne eine riesige Kugel – den Halo, den wir sehen. Als es abkühlte, drangen Gaswolken in sein Inneres ein. Ihr Drehimpuls blieb erhalten, sie kollabierten also nicht in einem einzigen Punkt, sondern bildeten eine rotierende Scheibe. All dies geschah vor mehr als 12 Milliarden Jahren. Das Gas wurde nun wie im ELS-Modell beschrieben komprimiert.

Zu diesem Zeitpunkt bildet sich die „Ausbuchtung“ der Milchstraße – ihr mittlerer Teil, der einem Ellipsoid ähnelt. Der Bulge besteht aus sehr alten Sternen. Es entstand wahrscheinlich während der Verschmelzung der größten Protogalaxien, in denen sich die Gaswolken am längsten befanden. In der Mitte befanden sich Neutronensterne und winzige Schwarze Löcher – Relikte explodierender Supernovae. Sie verschmolzen miteinander und absorbierten gleichzeitig Gasströme. Vielleicht ist so das riesige Schwarze Loch entstanden, das sich heute im Zentrum unserer Galaxie befindet.

Die Geschichte der Milchstraße ist viel chaotischer als bisher angenommen. Unsere selbst nach kosmischen Maßstäben beeindruckende Heimatgalaxie entstand nach einer Reihe von Einschlägen und Verschmelzungen – nach einer Reihe kosmischer Katastrophen. Spuren dieser antiken Ereignisse sind noch heute zu finden.

Beispielsweise drehen sich nicht alle Sterne in der Milchstraße um das galaktische Zentrum. Wahrscheinlich hat unsere Galaxie im Laufe der Milliarden Jahre ihres Bestehens viele Mitreisende „absorbiert“. Jeder zehnte Stern im galaktischen Halo ist weniger als 10 Milliarden Jahre alt. Zu diesem Zeitpunkt hatte sich die Milchstraße bereits gebildet. Möglicherweise handelt es sich hierbei um Überreste einst eingefangener Zwerggalaxien. Eine Gruppe englischer Wissenschaftler des Astronomical Institute (Cambridge) unter der Leitung von Gerard Gilmour berechnete, dass die Milchstraße offenbar 40 bis 60 Zwerggalaxien vom Carina-Typ aufnehmen könnte.

Darüber hinaus zieht die Milchstraße riesige Gasmassen an. So bemerkten niederländische Astronomen 1958 viele kleine Flecken im Halo. Tatsächlich handelte es sich um Gaswolken, die hauptsächlich aus Wasserstoffatomen bestanden und auf die galaktische Scheibe zuströmten.

Unsere Galaxie wird ihren Appetit auch in Zukunft nicht zurückhalten. Vielleicht wird es die uns am nächsten gelegenen Zwerggalaxien – Fornax, Carina und wahrscheinlich Sextans – absorbieren und dann mit dem Andromeda-Nebel verschmelzen. Rund um die Milchstraße – diesen unersättlichen „Sternkannibalen“ – wird es noch verlassener werden.

Etymologie

Name die Milchstrasse- Transparentpapier aus Lat. Via Lactea„Milchstraße“, was wiederum eine Übersetzung aus dem Altgriechischen ist. ϰύϰλος γαλαξίας „Milchkreis“ Name Galaxis gebildet in Analogie zum Altgriechischen. γαλαϰτιϰός „milchig“. Einer antiken griechischen Legende zufolge beschloss Zeus, seinen Sohn Herkules, der von einer sterblichen Frau geboren wurde, unsterblich zu machen, und pflanzte ihn dafür seiner schlafenden Frau Hera ein, damit Herkules göttliche Milch trinken konnte. Als Hera aufwachte, sah sie, dass sie ihr Kind nicht fütterte, und stieß es von sich weg. Der Milchstrahl, der aus der Brust der Göttin spritzte, verwandelte sich in die Milchstraße.

In der sowjetischen Astronomieschule wurde die Milchstraße einfach „unsere Galaxie“ oder „das Milchstraßensystem“ genannt; Der Begriff „Milchstraße“ wurde verwendet, um sich auf die sichtbaren Sterne zu beziehen, die für einen Beobachter optisch die Milchstraße bilden.

Galaxienstruktur

Der Durchmesser der Galaxie beträgt etwa 30.000 Parsec (etwa 100.000 Lichtjahre, 1 Trillion Kilometer) mit einer geschätzten durchschnittlichen Dicke von etwa 1.000 Lichtjahren. Die Galaxie enthält nach der niedrigsten Schätzung etwa 200 Milliarden Sterne (moderne Schätzungen reichen von 200 bis 400 Milliarden). Der Großteil der Sterne hat die Form einer flachen Scheibe. Im Januar 2009 wurde die Masse der Galaxie auf 3·10 12 Sonnenmassen oder 6·10 42 kg geschätzt. Der Großteil der Masse der Galaxie ist nicht in Sternen und interstellarem Gas enthalten, sondern in einem nicht leuchtenden Halo aus dunkler Materie.

Scheibe

Erst in den 1980er Jahren schlugen Astronomen vor, dass die Milchstraße eine Balkenspiralgalaxie und keine reguläre Spiralgalaxie sei. Diese Annahme wurde 2005 vom Lyman-Spitzer-Weltraumteleskop bestätigt, das zeigte, dass der Zentralbalken unserer Galaxie größer ist als bisher angenommen.

Wissenschaftler schätzen, dass die galaktische Scheibe, die im Bereich des galaktischen Zentrums in verschiedene Richtungen ragt, einen Durchmesser von etwa 100.000 Lichtjahren hat. Im Vergleich zu einem Halo dreht sich die Scheibe deutlich schneller. Die Geschwindigkeit seiner Rotation ist in verschiedenen Abständen vom Zentrum nicht gleich. Sie steigt schnell von Null im Zentrum auf 200–240 km/s in einer Entfernung von 2.000 Lichtjahren davon an, nimmt dann etwas ab, steigt wieder auf ungefähr denselben Wert an und bleibt dann nahezu konstant. Eine Untersuchung der Rotationseigenschaften der Scheibe ermöglichte die Abschätzung ihrer Masse; es stellte sich heraus, dass sie 150 Milliarden Mal größer als M ☉ ist.

Junge Sterne und Sternhaufen, deren Alter mehrere Milliarden Jahre nicht überschreitet, konzentrieren sich in der Nähe der Scheibenebene. Sie bilden das sogenannte Flachbauteil. Darunter sind viele helle und heiße Sterne. Auch das Gas in der Galaxienscheibe konzentriert sich hauptsächlich in der Nähe ihrer Ebene. Es ist ungleichmäßig verteilt und bildet zahlreiche Gaswolken – von riesigen Wolken heterogener Struktur mit einer Ausdehnung von mehreren tausend Lichtjahren bis hin zu kleinen Wolken mit einer Größe von nur einem Parsec.

Kern

Das galaktische Zentrum der Milchstraße im Infrarot.

Im mittleren Teil der Galaxie gibt es eine sogenannte Verdickung Ausbuchtung(Englisch) Ausbuchtung - Verdickung), der einen Durchmesser von etwa 8.000 Parsec hat. Das Zentrum des Galaxienkerns liegt im Sternbild Schütze (α = 265°, δ = −29°). Die Entfernung von der Sonne zum Zentrum der Galaxie beträgt 8,5 Kiloparsec (2,62·10 17 km oder 27.700 Lichtjahre). Im Zentrum der Galaxie befindet sich offenbar ein supermassereiches Schwarzes Loch (Sagittarius A*) (ca. 4,3 Millionen M ☉), um das sich vermutlich ein Schwarzes Loch mit einer durchschnittlichen Masse von 1000 bis 10.000 M ☉ und einer Umlaufzeit von ca 100 Jahre rotiert und mehrere tausend relativ kleine. Ihre kombinierte Gravitationswirkung auf benachbarte Sterne führt dazu, dass diese sich auf ungewöhnlichen Flugbahnen bewegen. Es wird angenommen, dass die meisten Galaxien in ihrem Kern supermassereiche Schwarze Löcher haben.

Die zentralen Regionen der Galaxie zeichnen sich durch eine starke Konzentration von Sternen aus: Jeder Kubikparsec in der Nähe des Zentrums enthält viele tausend Sterne. Die Abstände zwischen Sternen sind zehn- bis hundertmal kleiner als in der Nähe der Sonne. Wie bei den meisten anderen Galaxien ist die Massenverteilung in der Milchstraße so, dass die Umlaufgeschwindigkeit der meisten Sterne in dieser Galaxie nicht wesentlich von ihrer Entfernung vom Zentrum abhängt. Weiter von der zentralen Brücke bis zum äußeren Kreis beträgt die übliche Rotationsgeschwindigkeit von Sternen 210–240 km/s. Somit ist eine solche Geschwindigkeitsverteilung, die im Sonnensystem nicht beobachtet wird, wo verschiedene Umlaufbahnen deutlich unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten haben, eine der Voraussetzungen für die Existenz dunkler Materie.

Die Länge des galaktischen Balkens wird auf etwa 27.000 Lichtjahre geschätzt. Dieser Balken verläuft durch das Zentrum der Galaxie in einem Winkel von 44 ± 10 Grad zur Linie zwischen unserer Sonne und dem Zentrum der Galaxie. Es besteht hauptsächlich aus roten Sternen, die als sehr alt gelten. Der Jumper ist von einem Ring umgeben, der „Fünf-Kiloparsec-Ring“ genannt wird. Dieser Ring enthält den größten Teil des molekularen Wasserstoffs der Galaxie und ist eine aktive Sternentstehungsregion in unserer Galaxie. Bei einer Beobachtung aus der Andromedagalaxie wäre der galaktische Balken der Milchstraße ein heller Teil davon.

Ärmel

Die Galaxie gehört zur Klasse der Spiralgalaxien, was bedeutet, dass die Galaxie eine Spirale hat Ärmel, befindet sich in der Ebene der Scheibe. Die Scheibe wird eingetaucht Heiligenschein kugelförmig und um ihn herum ist eine Kugel Krone. Das Sonnensystem befindet sich in einer Entfernung von 8,5 Tausend Parsec vom galaktischen Zentrum, nahe der Ebene der Galaxie (die Verschiebung zum Nordpol der Galaxie beträgt nur 10 Parsec), am inneren Rand des sogenannten Armes Orions Ärmel. Durch diese Anordnung ist es nicht möglich, die Form der Hülsen optisch zu erkennen. Neue Daten aus Beobachtungen von molekularem Gas (CO) legen nahe, dass unsere Galaxie zwei Arme hat, die an einem Balken im inneren Teil der Galaxie beginnen. Darüber hinaus gibt es im Innenteil noch ein paar weitere Ärmel. Diese Arme verwandeln sich dann in eine vierarmige Struktur, die in der neutralen Wasserstofflinie in den äußeren Teilen der Galaxie beobachtet wird.

Heiligenschein

Die Umgebung der Milchstraße und ihr Halo.

Sterne und Halo-Sternhaufen bewegen sich auf sehr ausgedehnten Bahnen um das Zentrum der Galaxie. Da die Rotation einzelner Sterne eher zufällig erfolgt (d. h. die Geschwindigkeit benachbarter Sterne kann jede Richtung haben), dreht sich der Halo als Ganzes sehr langsam.

Geschichte der Entdeckung der Galaxis

Die meisten Himmelskörper sind zu verschiedenen rotierenden Systemen zusammengefasst. So dreht sich der Mond um die Erde, die Satelliten der Riesenplaneten bilden eigene, körperreiche Systeme. Auf einer höheren Ebene kreisen die Erde und die übrigen Planeten um die Sonne. Es stellte sich natürlich die Frage: Ist die Sonne auch Teil eines noch größeren Systems?

Die erste systematische Untersuchung dieser Frage wurde im 18. Jahrhundert vom englischen Astronomen William Herschel durchgeführt. Er zählte die Anzahl der Sterne in verschiedenen Bereichen des Himmels und entdeckte, dass es am Himmel einen großen Kreis gab (später wurde er so genannt). Galaktischer Äquator), der den Himmel in zwei gleiche Teile teilt und auf dem die Anzahl der Sterne am größten ist. Außerdem gilt: Je näher der Teil des Himmels an diesem Kreis liegt, desto mehr Sterne gibt es. Schließlich wurde entdeckt, dass sich auf diesem Kreis die Milchstraße befand. Dank dessen vermutete Herschel, dass alle von uns beobachteten Sterne ein riesiges Sternensystem bilden, das zum galaktischen Äquator hin abgeflacht ist.

Zunächst ging man davon aus, dass alle Objekte im Universum Teile unserer Galaxie seien, obwohl Kant auch vermutete, dass einige Nebel Galaxien ähnlich der Milchstraße sein könnten. Bereits 1920 sorgte die Frage nach der Existenz extragalaktischer Objekte für Debatten (zum Beispiel die berühmte Große Debatte zwischen Harlow Shapley und Heber Curtis; Ersterer verteidigte die Einzigartigkeit unserer Galaxie). Kants Hypothese wurde erst in den 1920er Jahren endgültig bewiesen, als Edwin Hubble die Entfernung zu einigen Spiralnebeln messen und zeigen konnte, dass sie aufgrund ihrer Entfernung kein Teil der Galaxie sein können.

Standort der Sonne in der Galaxie

Nach neuesten wissenschaftlichen Schätzungen beträgt die Entfernung von der Sonne zum galaktischen Zentrum 26.000 ± 1.400 Lichtjahre, während unser Stern nach vorläufigen Schätzungen etwa 35.000 Lichtjahre vom Querbalken entfernt sein dürfte. Das bedeutet, dass sich die Sonne näher am Rand der Scheibe befindet als in deren Mitte. Zusammen mit anderen Sternen rotiert die Sonne mit einer Geschwindigkeit von 220–240 km/s um das Zentrum der Galaxie und macht dabei in etwa 200 Millionen Jahren eine Umdrehung. Somit ist die Erde während ihrer gesamten Existenz nicht mehr als 30 Mal um das Zentrum der Galaxie geflogen.

In der Nähe der Sonne ist es möglich, Abschnitte zweier Spiralarme zu verfolgen, die etwa dreitausend Lichtjahre von uns entfernt sind. Basierend auf den Sternbildern, in denen diese Gebiete beobachtet werden, erhielten sie die Namen Sagittarius-Arm und Perseus-Arm. Die Sonne befindet sich fast in der Mitte zwischen diesen Spiralzweigen. Aber relativ nah an uns vorbei (nach galaktischen Maßstäben), im Sternbild Orion, verläuft ein weiterer, nicht sehr klar definierter Arm – der Orion-Arm, der als Zweig eines der Hauptspiralarme der Galaxie gilt.

Die Rotationsgeschwindigkeit der Sonne um das Zentrum der Galaxie stimmt fast mit der Geschwindigkeit der Verdichtungswelle überein, die den Spiralarm bildet. Diese Situation ist für die Galaxie als Ganzes untypisch: Die Spiralarme drehen sich mit konstanter Winkelgeschwindigkeit wie Speichen in Rädern, und die Bewegung der Sterne erfolgt nach einem anderen Muster, sodass fast die gesamte Sternpopulation der Scheibe entweder hineinfällt die Spiralarme oder fällt aus ihnen heraus. Der einzige Ort, an dem die Geschwindigkeiten von Sternen und Spiralarmen zusammenfallen, ist der sogenannte Korotationskreis, und auf ihm befindet sich die Sonne.

Für die Erde ist dieser Umstand äußerst wichtig, da in den Spiralarmen heftige Prozesse ablaufen, die starke Strahlung erzeugen, die für alle Lebewesen zerstörerisch ist. Und keine Atmosphäre könnte davor schützen. Aber unser Planet existiert an einem relativ ruhigen Ort in der Galaxie und wurde seit Hunderten von Millionen (oder sogar Milliarden) Jahren nicht von diesen kosmischen Kataklysmen betroffen. Vielleicht konnte deshalb Leben auf der Erde entstehen und überleben.

Nachbarschaft

Entwicklung und Zukunft der Galaxie

Kollisionen unserer Galaxie mit anderen Galaxien sind möglich, darunter auch mit einer so großen Galaxie wie der Andromeda-Galaxie. Konkrete Vorhersagen sind jedoch aufgrund der Unkenntnis der Quergeschwindigkeit extragalaktischer Objekte noch nicht möglich.

Panoramen

siehe auch

Anmerkungen

1. , Mit. 302
2. Eric Christian; Safi-Harb Samar. Wie groß ist die Milchstraße? (Englisch) . Fragen Sie einen Astrophysiker. NASA (1. Dezember 2005). Archiviert vom Original am 4. Juli 2012. (Abgerufen am 9. Oktober 2012)
3. Thanu Padmanabhan Nach den ersten drei Minuten: die Geschichte unseres Universums. - Cambridge University Press, 1998. - S. 87. - 215 S. - ISBN 0-521-62039-2
4. Wie viele Sterne gibt es in der Milchstraße?
5. Lenta.ru: „Die Milchstraße ist doppelt so schwer geworden“, 01.06.2009
6. Anna Frebel Entdeckung von HE 1523-0901, einem Strongly R-Process-enhanced Metal-poor Star with Detected Uranium (Englisch) // Das Astrophysikalische Journal. - 2007. - T. 660. - S. L117. DOI:10.1086/518122 arΧiv:astro-ph/0703414
7. Nicolai Bissantz Gasdynamik in der Milchstraße: zweite Mustergeschwindigkeit und großräumige Morphologie (Englisch) // Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society. - 2003. - T. 340. - S. 949. - DOI: 10.1046/j.1365-8711.2003.06358.x arΧiv:astro-ph/0212516
8. Kogut, A.; Lineweaver, C.; Smoot, G. F.; Bennett, CL; Banday, A.; Boggess, N. W.; Cheng, ES; de Amici, G.; Fixsen, D. J.; Hinshaw, G.; Jackson, PD; Janssen, M.; Keegstra, P.; Löwenstein, K.; Lubin, P.; Mather, JC; Tenorio, L.; Weiss, R.; Wilkinson, D. T.; Wright, E. L. Dipolanisotropie in den COBE-Differential-Mikrowellenradiometern – Himmelskarten des ersten Jahres (Englisch) // Astrophysikalisches Journal. - 1993. - T. 419. - S. 1. - DOI: 10.1086/173453
9. , Mit. 290
10. Collins Elementary English Dictionary – Vollständig und ungekürzt 1991–2003 – Milky Way. Das American Heritage Science Dictionary. thefreedictionary.com (2005). (Abgerufen am 8. Oktober 2012)
11. Drozdovsky I. Lokale Galaxiengruppe. Astronet (2000). Archiviert (Abgerufen am 18. Oktober 2012)
12. Drozdovsky I. Lokaler Supercluster. Astronet (2001). Archiviert vom Original am 26. Oktober 2012. (Abgerufen am 18. Oktober 2012)
13. Vasmer M. Etymologisches Wörterbuch der russischen Sprache / Ed. O. N. Trubacheva. - M.: „Progress“, 1986. - T. II. - S. 632.
14. Große sowjetische Enzyklopädie über Yandex-Wörterbücher
15. Yandex-Wörterbücher
16. Die Form des Chumatsky-Weges erschien nicht normal (Russisch)
17. 16. August 2005 – New Scientist-Artikel (Englisch)
18. Chumatskiy Shlyakh – unsere Galaxie (Russisch)
19. V. D. Shabetnik Sportunterricht an Universitäten. 1998
20. Blinnikov S. Entdeckung unseres Universums // Neue Welt, - Nr. 11, November 2008, - S. 153-165
21. Astronomen nannten das Schwarze Loch im Zentrum des Chumatsky-Weges (Russisch)
22. „Wissenschaftler haben ein zweites Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße entdeckt.“
23. Eine Reihe schwarzer Dörfer in unserer Galaxis (Russisch)
24. Das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie ist schnell zu Ende (Russisch)
25. [23. April 2006] - http://www.bu.edu/galacticring/new_introduction.htm (Englisch)
26. arxiv:0812.3491 Das Spiralarmmuster der Milchstraße
27. „Gas Halo der Galaxis“
28. http://www.seds.org/messier/xtra/data/mwgc.dat.txt (Englisch)
29. Das Radialgdes galaktischen Halos: Einschränkung des Dichteprofils des dunklen Halos der Milchstraße, Battaglia et al. 2005, MNRAS, 364 (2005) 433 (Englisch)
30. Galaktische Pornografie (Russisch)
31. Das Leben in der Galaxis wurde von den Dawn Rebels gerettet (Russisch)
32. vremya.ru, „The Death of Galactic Empires“, 8. August 2007

Literatur

• Zasov A.V., Postnov K.A. Allgemeine Astrophysik. - Fryazino: Jahrhundert 2, 2006. - 496 S. - ISBN 5-85099-169-7 (Abgerufen am 8. Oktober 2012)
• Buch „Milchstraße“, ISBN 5-85099-156-5

Links

• Karte des Magnetfelds der Milchstraße im Detail
• Astronomiebild des Tages (Englisch) (27. Juli 2010). Abgerufen am 27. Dezember 2012.

Das Sonnensystem befindet sich in einer Galaxie, die manchmal auch Milchstraße genannt wird. Die Astronomen einigten sich darauf, „unsere“ Galaxie mit einem Großbuchstaben und andere Galaxien außerhalb unseres Sternensystems mit einem Kleinbuchstaben zu schreiben – Galaxien.

M31 - Andromedanebel

Alle Sterne und andere Objekte, die wir mit bloßem Auge sehen, gehören zu unserer Galaxie. Die Ausnahme bildet der Andromedanebel, der ein enger Verwandter und Nachbar unserer Galaxie ist. Durch die Beobachtung dieser Galaxie konnte Edwin Hubble (nach dem das Weltraumteleskop benannt ist) sie 1924 in einzelne Sterne „auflösen“. Danach verschwanden alle Zweifel an der physikalischen Natur dieser und anderer Galaxien, die in Form von verschwommenen Flecken – Nebeln – beobachtet wurden.

Unsere Galaxie ist etwa 100-120.000 Lichtjahre groß (ein Lichtjahr ist die Entfernung, die das Licht in einem Erdenjahr zurücklegt, etwa 9.460.730.472.580 km). Unser Sonnensystem befindet sich etwa 27.000 Lichtjahre vom Zentrum der Galaxie entfernt in einem der Spiralarme, dem Orionarm. Seit Mitte der 80er Jahre des 20. Jahrhunderts ist bekannt, dass unsere Galaxie in der Mitte zwischen den Spiralarmen eine Brücke hat. Wie andere Sterne rotiert die Sonne mit einer Geschwindigkeit von etwa 240 km/s um das Zentrum der Galaxie (andere Sterne haben eine andere Geschwindigkeit). Über einen Zeitraum von etwa 200 Millionen Jahren vollführen die Sonne und die Planeten des Sonnensystems einen vollständigen Umlauf um das Zentrum der Galaxie. Dies erklärt einige Phänomene in der geologischen Geschichte der Erde, die es während ihrer Existenz geschafft hat, sich 30 Mal um das Zentrum der Galaxie zu drehen.

Von der Seite betrachtet hat unsere Galaxie die Form einer abgeflachten Scheibe. Allerdings hat diese Scheibe eine unregelmäßige Form. Die beiden Satelliten unserer Galaxie, die Große und die Kleine Magellansche Wolke (auf der Nordhalbkugel der Erde nicht sichtbar), verzerren durch die Wirkung ihrer Schwerkraft die Form unserer Galaxie.

Wir sehen unser Galaxy von innen, als würden wir einem Kinderkarussell zuschauen, während wir auf einem der Karussellpferde sitzen. Die Sterne der Galaxie, die wir beobachten können, liegen in Form eines Streifens ungleicher Breite vor, den wir Milchstraße nennen. Die Tatsache, dass die seit der Antike bekannte Milchstraße aus vielen schwachen Sternen besteht, wurde 1610 von Galileo Galilei entdeckt, als er sein Teleskop auf den Nachthimmel richtete.

Astronomen glauben, dass unsere Galaxie einen Halo hat, den wir nicht sehen können („dunkle Materie“), der aber 90 % der Masse unserer Galaxie ausmacht. Die Existenz „dunkler Materie“ nicht nur in unserer Galaxie, sondern auch im Universum ergibt sich aus Theorien, die Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie (GTR) verwenden. Es ist jedoch noch keine Tatsache, dass die allgemeine Relativitätstheorie korrekt ist (es gibt andere Theorien zur Schwerkraft), sodass der galaktische Halo möglicherweise eine andere Erklärung hat.

In unserer Galaxie gibt es 200 bis 400 Milliarden Sterne. Nach den Maßstäben des Universums ist das nicht viel. Es gibt Galaxien, die Billionen von Sternen enthalten, zum Beispiel sind es in der Galaxie IC 1101 etwa 300 Billionen.

10-15 % der Masse unserer Galaxie besteht aus Staub und verstreutem interstellarem Gas (hauptsächlich Wasserstoff). Durch den Staub sehen wir unsere Galaxie am Nachthimmel als Milchstraße als hellen Streifen. Wenn Staub nicht das Licht anderer Sterne in der Galaxie absorbiert hätte, hätten wir einen hellen Ring aus Milliarden von Sternen gesehen, besonders hell im Sternbild Schütze, wo sich das Zentrum der Galaxie befindet. Allerdings ist der galaktische Kern auch in anderen Bereichen elektromagnetischer Wellen deutlich sichtbar, beispielsweise im Radiobereich (Quelle Sagittarius A), Infrarot und Röntgen.

Laut Wissenschaftlern (wiederum im Zusammenhang mit der Allgemeinen Relativitätstheorie) befindet sich im Zentrum unserer Galaxie (und der meisten anderen Galaxien) ein „Schwarzes Loch“. Es wird angenommen, dass er eine Masse von etwa 40.000 Sonnenmassen hat. Die Bewegung der Materie der Galaxie in Richtung ihres Zentrums erzeugt die stärkste Strahlung aus dem Zentrum der Galaxie, die von Astronomen in verschiedenen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums beobachtet wird.

Wir können die Galaxie weder von oben noch von der Seite sehen, da wir uns in ihr befinden. Alle Bilder unserer Galaxie von außen sind die Fantasie von Künstlern. Allerdings haben wir eine ziemlich gute Vorstellung vom Aussehen und der Form der Galaxie, da wir im Universum andere Spiralgalaxien beobachten können, die unserer ähneln.

Das Alter der Galaxie beträgt etwa 13,6 Milliarden Jahre, was laut Wissenschaftlern nicht viel weniger ist als das Alter des gesamten Universums (13,7 Milliarden Jahre). Die ältesten Sterne der Galaxie befinden sich in Kugelsternhaufen; anhand ihres Alters wird das Alter der Galaxie berechnet.

Unsere Galaxie ist Teil einer größeren Gruppe anderer Galaxien, die wir die Lokale Galaxiengruppe nennen, zu der die Satelliten der Galaxie Große und Kleine Magellansche Wolke, der Andromedanebel (M 31, NGC 224) und die Dreiecksgalaxie (M33) gehören , NGC 598) und etwa 50 weitere Galaxien. Die Lokale Galaxiengruppe wiederum ist Teil des Virgo-Superhaufens, der eine Größe von 150 Millionen Lichtjahren hat.