Struktur der Milchstraße


Zusammenfassung:

Es wird hier davon ausgegangen, dass das übergeordnete Prinzip des Universums die allgemeine Rotation der Massen um einen gemeinsamen Schwerpunkt ist. Dieser Schwerpunkt wechselt , wenn weitere Massen in die Berechnung einbezogen werden müssen. Es ist nicht zulässig, weit entfernte Massen nicht in dieses Prinzip einzubeziehen, auch wenn man in solchen Fällen die Grössen- und Massenverhältnisse nicht kennen kann.


Als bekannt wird vorausgesetzt (1):

Ausdehnung des Milchstraßensystems.

Die Mindestausdehnung des M.s ergibt sich aus  Entfernungsmessungen an Kugelsternhaufen. Danach hat es in der galaktischen Ebene einen Durchmesser von etwa 50 kpc (≡ 1,54*1021 [m] ≡ RMSt = 2,5*104 [pc] ~ 7,7*1020 [m]), doch werden einige wenige Kugelsternhaufen auch noch in bis zu 100 kpc vom galaktischen Zentrum gefunden. Die Kugelsternhaufen sind stark radial gegen den Mittelpunkt des von ihnen eingenommenen Raumes konzentriert, der als Mittelpunkt des gesamten M.s angesehen wird. Die Entfernung der Sonne von ihm beträgt nach gegenwärtigen Vorstellungen 8,5 kpc ( ≡ RSSyst ~ 8,5*103 [pc] ~ 2,62*1020 [m]) doch ist dieser Wert noch mit einem geschätzten Fehler von ± 1 kpc behaftet.

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Abb. 1

Der „Diskus“ (s. Abb. 1) mit seinen Spiralarmen (s. Abb. 2)  hat einen Ø ≈ 30 [kpc] = 9,26*1020 [m]. Die Position der Sonne ist mit Index S gekennzeichnet.

Die Gesamtmasse des Milchstraßensystems ergibt sich zwischen 6*1011*MS und einigen 1012*MS, was ein Mehrfaches dessen ist, was man auf Grund der beobachteten Sterne und

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Abb. 2

interstellaren Materie erwarten würde. Die aus der Rotationskurve abgeleitete Massendichte am Ort der Sonne beläuft sich auf etwa 0,15*MS /pc3. Dieser Zahlenwert ist zwar noch recht unsicher, er ist aber wesentlich größer als der, der sich auf Grund der in der Sonnenumgebung beobachteten Sterne und interstellaren Materie ergibt (s. o). Es ist unbekannt, in welcher Form diese gravierende, aber nicht sichtbare Materie existiert.

2. Zentralgebiet des Milchstraßensystems.

Wegen der in Richtung zum Zentralgebiet und in ihm selbst befindlichen interstellaren Dunkelwolken, die eine Extinktion von mehr als 25 [mag] im visuellen Spektralbereich verursachen, ist das Milchstraßenzentrum von der Sonne aus visuell nicht beobachtbar; es kann nur im Infrarot-, im Submillimeter- und im Radiofrequenzbereich untersucht werden. Die dominierende Erscheinung des Zentralgebiets ist eine starke Sternkonzentration, der sog. zentrale Sternhaufen: Nahe der galaktischen Ebene nimmt mit abnehmender Zentrumsentfernung R die Sterndichte bis zu etwa 2 kpc nur langsam zu, in den zentrumsnäheren Regionen ist der Anstieg wesentlich steiler. Abschätzungen ergeben für die Massendichte bei R = 100 pc etwa 1*102*MS / pc3, bei R = 1 pc etwas 4,2*105*MS / pc3 und bei R = 0,1 pc etwa 2,6*107*MS / pc3.

Die Gesamtmasse des zentralen Sternhaufens dürfte bei rund 1010*MS  liegen, von denen sich innerhalb R = 150 pc etwa 109*MS und innerhalb R = 0,4 pc noch rund 5*106*MS befinden.

Die folgende Tabelle listet die im dtv-atlas Astronomie (A) und Lexikon der Astronomie  (B) zitierten Werte auf (fett: Literaturwerte, normal: berechnete Werte):

Zentr. Sternh.:    B1         B2             A1           B3           B4             B5             B6

R [AE]:         3,09*107   2,06*107   2,06*106   2,06*10 8,25*104     2,06*104   1,00*101

R [pc]:         1,50*102   1,00*102   1,00*101   1,00*100   4,00*10-1   1,00*10-1   4,85*10-5

M in [MS]:     1,00*109   4,19*108   4,98*106   8,90*106   5,00*106   1,09*105   1,50*106

V [pc3]:         1,14*107   4,19*106   4,19*103   4,19*100   2,68*10-1   4,19*10-3   4,77*10-13

r [MS/pc3]:     7,07*101   1,00*102   1,19*103    4,20*105     1,87*107   2,60*107    3,14*1018

Tab. 1

Als eigentliches Zentrum des M.s sieht man die starke punktförmig erscheinende Radioquelle Sagittarius A* an, deren linearer Durchmesser nur etwa 20 AE (R ≈ 5*10-5 [pc]) beträgt, und von der man eine starke, nichtthermische Strahlung (Synchrotronstrahlung) empfängt. …

… Vielfach wird aber angenommen, dass das Zentrumsobjekt ein Schwarzes Loch ist, so wie man es auch für die Kerne aktiver Galaxien vermutet. …

… Die Masse des Schwarzen Loches läßt sich aus der beobachteten Kinematik der Sterne und des interstellaren Gases im Zentralbereich abschätzen; sie ergibt sich zu etwa 1 ÷ 2*106 * MS

Innerhalb von 10 pc um das Zentrum gibt es eine Menge alter Sterne und ein zentrales Objekt von immerhin rd. 5 Mill. Sonnenmassen, von dem manche Autoren annehmen, dass es ein schwarzes Loch ist. Wahrscheinlich fällt der zentrale Kern mit der Radioquelle Sagittarius A-West zusammen. Radiointerferometrische Messungen zeigen, dass diese Quelle nur 0,01“ (im Gebiet der cm-Wellen) groß ist. 25 % der Energie stammt sogar nur aus einem Bereich, der kleiner ist als 0,001“, was weniger als 10 AE entspricht.

3. Spiralstruktur.

Die Beobachtungen an extragalaktischen Sternsystemen zeigen, dass Spiralarme im wesentlichen durch die Anwesenheit bestimmter auffälliger Objekte in Erscheinung treten. Derartige Spiralarmindikatoren sind im optischen Spektralbereich O- und B-Sterne, junge offene Sternhaufen, Sternassoziationen, kurzperiodische Delta-Cephei-Sterne sowie HII-Gebiete (Abb. 7). Im Radiofrequenzbereich kommen zu den HII-Gebieten noch HI-Gebiete und Molekülwolken hinzu. Die Verteilung dieser Objekte in der weiteren Sonnenumgebung (bis etwa 3 kpc) läßt Strukturen erkennen, die als Teile von Spiralarmen gedeutet werden können (Abb. 8). Der Arm, an dessen Innenseite sich die Sonne befindet, wird als lokaler Arm oder als Orionarm (die in ihm befindlichen OB-Assoziationen liegen an der Himmelskugel im Sternbild Orion) oder als Arm O bezeichnet, der nächst äußere, rund 1500 pc entfernte Spiralarm entsprechend als Perseusarm oder Arm +1, der nächst innere als Sagittariusarm oder Arm –1. …

…  Wegen dieser (s. angegeb. Lit.) Unsicherheit ist auch noch keine endgültige Aussage möglich, ob das M.s nur zwei eng gewundene oder vier durchgehende Spiralarme besitzt, die sowohl eng gewunden als auch weit geöffnet sein könnten. Die Spiralarme liegen in der galaktischen Ebene; mit ihren weit vom Zentrum entfernten Enden ragen sie aber z. T. auch beträchtlich über die Ebene hinaus.

4. Entstehung und Entwicklung des M.s.

Über die Entstehung  des M.s gibt es noch keine abgeschlossene Theorie, nur gewisse, z. T. qualitative Vorstellungen, die die verschiedenen Beobachtungsergebnisse in einen einheitlichen kosmogonischen Zusammenhang zu bringen versuchen. Danach bildete sich das M.s vor etwa 15 bis 20 Mrd. Jahren (1,5÷2*1010 [a]) aus einer Materieansammlung von rund 1012*MS, als an Stellen relativer Gravitationsmaxima einzelne Bereiche der im Weltall vorhandenen Materie unter der Wirkung ihrer Eigengravitation zu kontrahieren begannen. Die „Protogalaxis“ hatte nur einen kleinen Gesamtdrehimpuls, so dass die Kontraktion anfangs weitgehend radial verlief. In der kontrahierenden Materie wurden infolge von Dichteïnhomogenitäten Massen von der Größenordnung der Masse von Kugelsternhaufen gravitationsinstabil und kontrahierten losgelöst von der Restwolke für sich. Dabei zerfielen sie in kleinere Fragmente, die zu Sternen wurden ( Kosmogonie). Die Sterne hatten eine sehr geringe dynamische Wechselwirkung mit dem bei der Sternbildung nicht verbrauchten Restgas: Sterne und Restgas waren kinematisch nicht aneinander gekoppelt, sie gehorchten ihren jeweils eigenen dynamischen Gesetzen. Die ältesten Objekte des M.s, die Kugelsternhaufen, bewegen sich daher noch jetzt in dem Raum, in dem sie einstmals entstanden sind und umlaufen das Zentrum in mehr oder minder exzentrischen und z. T. stark gegen die galaktische Ebene geneigten, z. T. auch retrograden Bahnen. …

… Das bei der Sternbildung nicht verbrauchte Restgas kontrahierte als Ganzes unter Erhaltung des Drehimpulses weiter, und zwar noch weitgehend radial, bis sich jeweils lokal ein Gleichgewicht zwischen der zum Zentrum gerichteten Gravitationskraft und der von der Rotationsachse weg gerichteten Zentrifugalkraft einstellte. Danach war die Kontraktion nur noch parallel zur Rotationsachse möglich:  …

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Abb. 3

In der Abbildung 3 sind die Werte der Tabelle 1 aufgetragen, sowie der Wert für den zentralen Sternhaufen mit R ~ 2200 [pc] (log R ~ 3,34), die Gesamtmasse und das eigentliche Zentrum (Sagittarius A*) der Milchstraße. Die mit O bezeichneten Werte sind direkt beobachtet, während die mit Δ bezeichneten Werte aus den beobachteten Dichten (Mρ*V) errechnet wurden.

So weit die Voraussetzungen.

Dieser Verlauf (nach Abb. 3) wird noch einmal in dem folgenden Diagramm gezeigt, wobei die Werte doppelt logarithmisch aufgetragen wurden.

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Abb. 4

Insbesondere die Abbildung 3  zeigt, dass zumindest die beiden vermuteten Werte für die gesamte Galaxis (log R ≈ 4,2; R ≈ 15000 [pc]) nicht stimmen können, denn es ist undenkbar, dass selbst die kumulierte Masse des Systems umso stärker ansteigt, je weiter die Entfernung vom Zentrum ist, wobei noch dazu die Dichte ρ [MS/pc3] zunimmt. Zum Rand der Milchstraße hin wird ganz sicher die Dichte immer geringer, was auch im nächsten Abschnitt gezeigt werden soll.

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Abb . 5

In Abbildung 5 sind die Dichtewerte der Tabelle 1 (B1 bis B5 u. A1) sowie die oben genannten Werte für den zentralen Sternhaufen (R ≈ 2200 [pc]) und die Position der Sonne (R ≈ 8500 [pc]) aufgezeichnet. Die mit  O bezeichneten Punkte beziehen sich auf direkt gemessene Dichten, die mit Δ bezeichneten Punkte wurden aus dem Verhältnis M/V errechnet, wobei für V das Volumen einer Kugel mit dem Radius R eingesetzt wurde. Bei log R = 3,93 (Position der Sonne) ist der höhere Wert ρ = 0,15 [MS/pc3] der Literatur entnommen, er scheint jedoch zu hoch zu sein und nur für die unmittelbare Sonnenumgebung zu gelten. Da in dieser Entfernung die Spiralarme erheblich auseinander driften, dürfte es vertretbar sein, die Dichte niedriger anzusetzen (ρ = 0,032). Die Δ-Werte pendeln um die Gerade, die von den O-Werten gebildet wird.

Grundsätzlich sollte die örtliche Dichte, entsprechend dem Gravitationsfeld, bei Annäherung an das Zentrum exponentiell ansteigen. D. h. in dem doppelt logarithmisch aufgezeichneten Diagramm müsste die Abhängigkeit nahezu linear sein, was in Abbildung 5 auch bestätigt wird.

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Abb. 6

Ein kleiner Ausschnitt (hier dekadisch) der in Abbildung 5 gezeigten Kurve zeigt, wie rasch die Dichte mit der Entfernung abnimmt.

5. Sonne

In der Literatur wird erwähnt, dass man bei einer galaktrozentrischen Entfernung der Sonne von R ≈ 8,5 [kpc] als Kreisbahngeschwindigkeit 220 [km/s] und als Umlaufzeit um das galaktische Zentrum 240*106 [a] erhält.

Tsid ≈ 240*106 [a] ≡ 7,574*1015 [s] R ≈ 8,5*103  [pc]  ≡  2,623*1020  [m]

Mit diesen Werten wird:

MGZR3*4*p2/(G*Tsid2) ≈ 1,861*1041  [kg]  ≡  9,31*1010*MS

Darin bedeuten:

MGZ = Galaktisches Zentrum, das nicht unbedingt gleichbedeutend mit MZS oder MSL

sein muss,

Dieser Wert entspricht ungefähr einem Zehntel (≈ 9,3 %) der angegebenen gesamten Masse (~ 1012*MS) der Galaxis. Da jenseits der Umlaufbahn des Sonnensystems die Masse des galaktischen Systems nur noch unwesentlich gegenüber der Hauptmasse anwachsen wird, scheint die Annahme des Wertes der Milchstraßen-Gesamtmasse von MM ≈ 6*1011 bis 1012*MS im Bereich von RM ≈ 15000 [pc] als äußerst unwahrscheinlich. Jedoch bei R ≈ 24000 [pc] (log R ≈ 4,38) würde danach die gesamte Galaxis eine Masse von ca. 1012*MS haben

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Abb. 7

In Abbildung 7 wird der Verlauf der Dichte (s. Abb. 6) in Abhängigkeit von der Entfernung vom Zentrum noch einmal gezeigt. Dabei wurde berücksichtigt, dass nicht überall ein kugelförmiges Volumen für die Berechnung angenommen werden kann, sondern zu den Rändern immer mehr das Volumen der Galaxie einem Drehellipsoiden gleicht, die Dichte sich dort also nur auf eine schmale Scheibe bezieht. In der Abbildung 7 äußert sich das in einem Knick der Kurve nach Verlassen des zentralen Sternhaufens.

Aus den bisherigen Abschätzungen muss geschlossen werden, dass auch die Daten für das Zentrale Objekt nachgebessert werden müssen.

Aus der Literatur entnimmt man, dass sich die Masse des Schwarzen Loches (R ≈ 5*10-5 [pc]) aus der beobachteten Kinematik der Sterne und des interstellaren Gases im Zentralbereich abschätzen läßt; sie ergibt sich zu etwa 1÷2*106*MS. Nimmt man für die Berechnung der 2. Kosmischen Geschwindigkeit (vP) einen mittleren Wert von MSL ≈ 1,5*MS = 3*1036 [kg] an und setzt man voraus, dass bei vP ≥ c auch Licht nicht mehr das emittierende Objekt verlassen kann, dann dürfte das Zentralobjekt (in Abb. 8 mit Ο bezeichnet) nur einen Radius von RSL ≈ 4,47*107  [m] besitzen, was etwa das 6,5-fache des Sonnenradius ist (s. a. Abb. 8).

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Abb. 8

Aus diesen Berechnungen sollte man schließen, dass entweder das Zentrum der Milchstraße kein Schwarzes Loch ist, oder dass das Zentrum der Galaxie ein sehr kleines, jedoch außerordentlich massereiches Objekt ist. Aber auch wenn das Zentrum ein so genanntes schwarzes Loch sein sollte, also das Licht keine Möglichkeit hat, in den Raum emittiert zu werden, ist nicht anzunehmen, dass deswegen die Rotation der Objekte um den jeweiligen Schwerpunkt der einzelnen Systeme aufhört. Das heißt im Klartext, dass die um das Zentralobjekt rotierenden Körper eine sehr hohe Umlaufgeschwindigkeit haben müssen; aber keineswegs vom Zentralobjekt zwingend geschluckt werden.

Allgemein muss bemerkt werden, dass auch die Milchstraße dem allgemeinen „Spin“-Prinzip der Welt unterworfen ist. Je näher man sich ihrem Zentrum nähert, umso dichter sind die Sterne dort gedrängt. Jede dieser Massen besitzt eine Umlaufbahn um das Zentrum, wobei es unwahrscheinlich ist, das zwei Massen ein und dieselbe Umlaufbahn besitzen. Die enorm vielen umlaufenden Sterne wirken jedoch nicht gravitatorisch einzeln auf das sehr weit entfernte Sonnensystem, sondern als eine (zumindest wirkende) Masse, die sehr viel größer ist als die Masse des Schwarzen Loches (MSL), oder des Zentralen Sternhaufens (MZS). Außerdem gibt es gerade in der Nähe des zentralen Sternhaufens genügend Sterne, deren Umlaufbahn sich nicht in der galaktischen Ebene befindet, sondern die höchstwahrscheinlich auch um die Pole des Zentrums kreisen. Deshalb ist auch die Abbildung 6 im Lexikon der Astronomie (S. 244) sehr kritisch zu sehen. Wenn man es primitiv ausdrücken soll: Zwischen der kompakt erscheinenden Zentralmasse, die in Wirklichkeit großenteils aus Einzelsternen besteht, ist im Allgemeinen noch sehr viel Platz. Nimmt man als Vergleich das H-Atom, bestehend aus Proton und Elektron.

ØProton ~ 10-15 [m], Abstand des Elektrons vom Proton R1 ~ 5,3*10-11 [m]. Bei Atomen mit höherer Ordnungszahl können mehrere Elektronen auf einer oder mehr Umlaufbahnen kreisen. Dieses Prinzip herrscht auch zwischen Zentralmasse und umlaufenden Sonnensystemen und Sonnensystem und seinen Planeten. Auch wenn die Masse im Bereich des Milchstraßenzentrums kompakt wirkt, sind doch die Abstände der Umlaufbahnen gewaltig. Ebenso verhält es sich mit den Abständen der Systeme auf einer gemeinsamen Bahn, wenn es denn so etwas gibt.

Es ist also völlig unwahrscheinlich, was auf Seite 244 des Lexikons für Astronomie beschrieben wird, dass nämlich die Kreisbahngeschwindigkeit derart (s. Abb. 9 durchgezogene Linie) in Abhängigkeit von der galaktozentrischen Entfernung verläuft.

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Abb 9

Je näher ein Körper der Zentralmasse ist, umso schneller muss er um das Zentrum kreisen, andernfalls würde er in die Zentralmasse stürzen. Die in der Abb. 9 durchbrochen gezeichnete Kurve ist sehr viel plausibler. Hier wird offensichtlich eine schwierige Beobachtungsbedingung falsch gedeutet. Der für den Beobachter sehr kleine Beobachtungswinkel, den die dem Zentrum nahen Umlaufbahnen bilden, bietet keine gute Möglichkeit, Kreisbahngeschwindigkeiten abzuschätzen oder zu messen. Dazu kommt die für den Beobachter kaum zu vereinzelnde Dichte der Sterne in diesem Bereich. Im Übrigen muss auch bedacht werden, dass die Sterne im Zentralgebiet der Milchstraße nicht mehr nur in der Nähe der galaktischen Ebene kreisen, sondern im Extremfall auch senkrecht zu dieser Ebene.

Die Abbildung 2 entspricht ungefähr der, in dem Zitat erwähnten Abbildung 8, mit allerdings nur 2 Spiralarmen. Die Position der Sonne (o) ist angedeutet. Die Drehrichtung des Systems ist gegen den Uhrzeigersinn. Zur Berechnung der Spiralarme:

Setzt man beispielsweise:

60 < R [pc] < 15.000 ≡ ~ 1,8*1018 < R [m] < ~ 4,6*1020 und berechnet daraus wie nach den Beispielen auf S. 5 (Abb. 4):

~ 4,8*107*MS < M < ~ 3,1*1011*MS ≡ ~ 9,5*1037 < M [kg]< 6,1*1041

Macht man die Annahme, dass bei Entstehung der Galaxie die emittierten Massen in der galaktischen Ebene in zwei Hauptrichtungen herausgeschleudert wurden, dann hatten sie zum Zeitpunkt T‘ = 0 den Startpunkt φ = 0. Da die Rotationsgeschwindigkeit dieser Massen je nach Entfernung vom Zentrum unterschiedlich ist, ergibt sich mit fortlaufender Zeit eine immer stärker ausgeprägte Spiralstruktur, wobei allerdings in der Nähe des Zentrums diese Struktur wieder aufgelöst wird. Man erhält

T = 2 * π * R‘ * (R‘/(G*M‘))0,5  [s]

~ 2*1014 > T [s] > ~ 9,8*1015

~ 3,2*10-14  >  ω= 2* π / T  [1/s]  >  ~ 6,4*10-16

Setzt man nun den Zeitpunkt T‘= 1,386*1016 [s]  ≡  4,4*108  [a] ein, erhält man zunächst für diesen Zeitpunkt den Winkel φ = ω * T‘ und berechnet danach die Polarkoordinaten

x1 = - R * cos φ[pc]       y1 = R * sin φ  [pc]

x2 = R * cos φ[pc]        y2 = - R * sin φ  [pc]

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Abb. 10

Abbildung 10 zeigt das Ergebnis der Berechnung. Während das Zentrum keine ausgeprägte Spiralstruktur mehr zeigt, sind in größerer Entfernung die Spiralarme deutlich zu erkennen.

Es wurde jedoch nicht berücksichtigt, dass die einzelnen Massen in den Armen unterschiedlich von der Sonnenmasse sein können. Für Sterne, die näher dem Zentrum positioniert sind kann diese Einzelmasse erheblich größer sein, denn sie könnten bei einer Explosion (Supernova) auch weniger weit geschleudert worden sein als kleinere Sterne wie die Sonne. Also werden auch deren Umlaufzeiten größer, bzw. die Kreisbahngeschwindigkeit kleiner als man in der Rechnung erhalten hat.

Die unter Punkt 4 (s. S. 3/4) in der Literatur gegebene Erklärung zur Entstehung der Milchstrasse scheint mir nicht logisch, ja teilweise völliger Unsinn zu sein. Meines Erachtens ist das Prinzip der Gravitation übergreifend. Was soll man sich unter „Stellen relativer Gravitationsmaxima“ vorstellen? Entweder sind Massen vorhanden, die ein Gravitationsfeld besitzen und sich gegenseitig anziehen, oder nicht. Letzteres ist unwahrscheinlich. Nur Rotation mit gleichzeitiger Zentrifugalkraft kann die Gravitationskraft kompensieren.

Es ist durchaus auch – wie in der obigen Berechnung geschehen - ein Vorgang vorstellbar, der eine Explosion einer Supermasse voraussetzt, zumal heute die Astrophysik von der Theorie des Urknalls ausgeht. So könnte z. B. eine ungeheure rotierende Masse, die demzufolge auch einen Drehimpuls besaß, explodiert sein und den fortfliegenden Teilen die Geschwindigkeiten mitgegeben haben, die sie nach und nach in eine stabile Umlaufbahn brachten, in der Zentrifugalkraft und Gravitation der Restmasse sich aufheben.

Es ist ganz und gar unwahrscheinlich, dass eine „Protogalaxis“ keinen Drehimpuls besessen haben soll und die Teile radial aufeinander zu fielen. Sterne ohne dynamische Wechselwirkung gibt und gab es nicht! Wieso sollten sie ihren eigenen dynamischen Gesetzen folgen? Weshalb sollten sich diese Gesetze erst später formulieren? Mir scheint diese Argumentation ziemlich weit hergeholt zu sein.

Dafür dass die Milchstraße nach den Kugelsternhaufen entstanden ist, sprechen deren Umlaufbahnen, die nicht nur stark gegen die galaktische Ebene geneigt, sondern z. T. auch gegenläufig sind. Möglicherweise sind Kugelsternhaufen die Überreste sehr viel älterer Galaxien. Denn schon von der Berechnung geht aus, dass sich die Spiralstruktur einer Galaxie mit der Zeit verwischt und die einzelnen Sonnensysteme ohne erkennbare Struktur um das galaktische Zentrum rotieren. Man kann das am Beispiel unseres Sonnensystems sehen, dessen Planetenpositionen, schon wegen der sehr viel kürzeren Umlaufzeiten, keinerlei Struktur ähnlich einem Spiralsystem mehr erkennen lassen.

Explodiert ein großer rotierender Körper, dann werden die Trümmer in der Rotationsebene sehr viel weiter nach außen geschleudert als die Trümmer, die senkrecht zu dieser Ebene (in Richtung Drehachse) geschleudert werden. Es bildet sich also ein Trümmerfeld aus, das die Form eines Rotationsellipsoiden hat. Massereichere Teile werden dabei weniger weit als masseärmere Objekte fliegen. Wenn das zentrale Objekt nicht vollständig zerstört wurde, vom seinem Rest noch genügend Gravitationskraft ausgeht, dann werden Teile, die nicht direkt in die Rotationsebene geschleudert werden, Umlaufbahnen um das verbliebene Zentrum einschlagen, die mehr oder weniger zur Rotationsebene geneigt sind. Da diese Bahnen in der Nähe des Zentrums bleiben, bilden sie einen zentralen Sternhaufen.

Die überwiegend in Richtung der Rotationsebene herausgeschleuderten Trümmer bilden nach einer gewissen Zeit, nämlich wenn ihre Zentripetalbeschleunigung mit der Gravitationsbeschleunigung korrespondiert, zwei mehr oder weniger breite Arme, die sich mit fortschreitender Zeit zu Spiralarmen umformen. Größere Teile werden nach einander relativ schnell auf inneren Umlaufbahnen ihre entsprechende 2. kosmische Geschwindigkeit (vP) erreicht haben, was dazu führt, dass auch das Zentralobjekt eine Umlaufbahn um den gemeinsamen Schwerpunkt beschreibt. Weitere Teile können sich aus Symmetriegründen, sofern sie noch nicht ihre vP erlangt haben, nur auf der gleichen oder der entgegen gesetzten Seite einordnen, wobei der nun ausgebildete gemeinsame Schwerpunkt wieder in Richtung Zentrum des zentralen Objektes gerückt wurde. Wenn endlich für die überwiegende Masse der Trümmer diese Struktur erreicht ist, also nahezu alle Teile ihre spezielle vP erlangt haben, was gemessen an der Lebensdauer der Galaxie relativ schnell geschieht, bildet sich in der Folge wegen unterschiedlicher Umlaufzeiten (vP = f(R)) die beobachtete Spiralstruktur aus. Zerfaserte Arme können dabei den Eindruck mehrerer Spiralarme erwecken. Ist die so entstandene Galaxie sehr alt, verwischen sich die Armstrukturen und das gesamte Objekt macht auf den fernen Beobachter den Eindruck eines Sternhaufens, obwohl auch in so einem Objekt weiterhin die Sterne um ein zentrales Objekt rotieren müssen. Da Gravitations- und Rotationsprinzipien auf keinen Fall an den Grenzen von Galaxien enden, werden auch diese großen Gebilde um ein für sie relevantes Zentrum kreisen u.s.f.

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Abb. 11

Wäre übrigens das Milchstraßensystem vor 1,6*1010 Jahren entstanden (wie auf S. 3 beschrieben), dann sähe von Drehachsenrichtung seine Gestalt nach den Berechnungen der vorliegenden Ausführungen (s. Abb. 10) wie in Abbildung 11 ziemlich unstrukturiert aus. Demnach müsste die Galaxis jünger sein.


(1) H.Zimmermann/A.Weigert, Lexik. d. Astronomie, Spektrum Akad. Verl., 8.Aufl. 1999,S.238÷248

    bzw.: dtv-Atlas Astronomie


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Aktualisiert:7.12.2015, Copyright: G. Dinglinger, 41564 Kaarst  Mail: gdinglinger@gmx.de