Grosse Strukturen im Kosmos

Das Wichtigste in Kürze

Wenn Du bei Nacht in den Sternenhimmel blickst, so siehst Du mit dem blossen Auge hauptsächlich Sterne unserer eigenen Galaxie, der Milchstrasse. Gruppierungen von Sternen innerhalb von Galaxien, sogenannte Sternhaufen, bilden wichtige Strukturen und tragen massgeblich zur Sternentstehung bei. Natürlich unterliegen aber nicht nur Sterne ihrer gegenseitigen gravitationellen Anziehungskraft, sondern auch ganze Galaxien. Im Wechselspiel mit der Expansion des Universums haben sich also über die letzten paar Milliarden Jahre riesige Ansammlungen von Galaxien gebildet, die sich aufgrund der Hubble-Expansion immer weiter voneinander entfernen. Diese Strukturen nennt man, ganz originell, Galaxien- und Supergalaxiehaufen.

Unsere Galaxie - Die Milchstrasse

Physik; Kosmologie; 1. Gymi; Grosse Strukturen im Kosmos

Überblick und Dimensionen

Unsere Milchstrasse ist eine typische Spiralgalaxie, die man an ihren langen Spiralarmen erkennen kann. Ihr Name beruht darauf, da sie in klaren Nächten mit dem blossen Auge als milchige bzw. weisse Strasse am Nachthimmel zu erkennen ist. Sie besteht aus ungefähr 100–400 Milliarden Sternen und besitzt eine ungefähre Masse von 1,5 Billionen Sonnenmassen (inkl. dunkler Materie). Unser Sonnensystem sitzt in einem dieser Spiralarme, und umrundet das Zentrum einmal alle 230 Millionen Jahre. Auch die Grösse der Milchstrasse nimmt, für Spiralgalaxien, sehr typische Grössen an: Die Scheibe besitzt einen Durchmesser von etwa 100 000 Lichtjahren und eine Dicke von etwa 3 000 Lichtjahren. Die Kugelförmige Zentralregion hingegen, weist ca. einen Durchmesser von 16 000 Lichtjahren auf.

Sternentstehung und Zentrum

Obwohl das Zentrum der Galaxie heller leuchtet, findet der Grossteil der Sternentstehung in den Spiralarmen der Milchstrasse statt, da sich dort noch aktiv Verdichtungen in den sich dort befindlichen Wasserstoffwolken bilden. Im Zentrum unsere Galaxie vermuten wir ein supermassives Schwarzes Loch, mit einer Masse von ca. 4,3 Millionen Sonnenmassen. Dieses schwarze Loch ist allerdings nicht direkt sichtbar, da es viel zu klein ist und kein Licht aussendet. Einzig Röntgenblitze, die von Materie stammen, die sich beim Sturz ins Schwarze Loch stark erhitzt, konnten bisher beobachtet werden.

Galaxienformen

Galaxien können verschiedenste Formen annehmen, die häufigsten davon sind Spiralgalaxien und Elliptische Galaxien.

Spiralgalaxien sind eindeutig an ihren langen Spiralarmen, ihrem kugelförmigen Zentrum und ihrer Scheibenform zu erkennen. Die Arme weisen eine hohe Staub- und Gasdichte auf und begünstigen somit die Sternbildung.

Elliptische Galaxien besitzen alle möglichen Formen eines Ellipsoids. Sterne innerhalb dieses Ellipsoids bewegen sich in der Regel nicht gleichmässig und besitzen zufällig wirkende Geschwindigkeiten und Richtungen auf dem Weg durch die Galaxie.

Galaxienhaufen und Supergalaxienhaufen

Die direkten Nachbarn unserer Galaxie sind die grosse und kleine Magellan'sche Wolke. Sie werden als Kleingalaxien klassifiziert und sind gravitationell an die Milchstrasse gebunden. Deshalb spricht man in der Regel von der Andromeda Galaxie (Andromedanebel M31, Entfernung 2,7 Millionen Lichtjahre), wenn man von unserem nächsten galaktischen Nachbarn spricht. Der Andromedanebel ist nämlich nicht direkt gravitationell an die Milchstrasse gebunden.

Hinweis:

Eine ähnliche Einteilung wird auch mit den Himmelskörpern in unserem Sonnensystem gemacht. Der Mond ist kein eigener Planet, da er direkt an die Erde gebunden sind. Mars hingegen zählt als Planet, obwohl er auch unter dem Gravitationseinfluss der Erde steht, aber eben nicht an sie gebunden ist.

Die Magellan'schen Wolken, der Andromedanebel und ca. 50 weitere Zwerggalaxien bilden zusammen unsere Lokale Gruppe. Diese Gruppe an Galaxien steckt selbst wiederum in einer noch grösseren Gruppierung verschiedener Galaxien, dem Virgo-Sternenhaufen, bestehend aus mehreren tausend Galaxien. Er sitzt im Zentrum des Virgo-Superclusters, einer Gruppierung von ca. 100–200 Sternenhaufen mit einem Durchmesser von etwa 150–200 Millionen Lichtjahren und der Form einer abgeflachten Scheibe.