Zusammensetzung, Struktur und Größe unserer Galaxie

2024 Autor: Miguel Ramacey | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 06:16

Die Milchstraße ist eine gestreifte Spiralgalaxie. Unsere Galaxie hat einen Durchmesser zwischen 100.000 und 180.000 Lichtjahren. Es wird von Wissenschaftlern geschätzt, dass es 100-400 Milliarden Sterne enthält. Es gibt wahrscheinlich mindestens 100 Milliarden Planeten in der Milchstraße. Das Sonnensystem liegt innerhalb der Scheibe, 26.490 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernt, am inneren Rand des Orion-Arms, einer der spiralförmigen Konzentrationen von Gas und Staub. Sterne in den innersten 10.000 Lichtjahren bilden eine Ausbuchtung und einen oder mehrere Stäbchen. Das galaktische Zentrum ist eine intensive Radioquelle, die als Sagittarius A bekannt ist und wahrscheinlich ein supermassereiches Schwarzes Loch mit 4,100 Millionen Sonnenmassen ist.

Geschwindigkeit und Strahlung

Sterne und Gase bewegen sich über einen weiten Entfernungsbereich von der Umlaufbahn des Galaktischen Zentrums mit einer Geschwindigkeit von etwa 220 Kilometern pro Sekunde. Eine konstante Rotationsgeschwindigkeit widerspricht den Gesetzen der Keplerschen Dynamik und legt dies meist naheDie Masse der Milchstraße emittiert oder absorbiert keine elektromagnetische Strahlung. Diese Masse wurde „dunkle Materie“genannt. Die Rotationsperiode beträgt am Sonnenstand etwa 240 Millionen Jahre. Die Milchstraße bewegt sich relativ zu extragalaktischen Bezugsrahmen mit einer Geschwindigkeit von etwa 600 km pro Sekunde. Die ältesten Sterne in der Milchstraße sind fast so alt wie das Universum selbst und entstanden wahrscheinlich kurz nach dem dunklen Zeit alter des Urknalls.

Aussehen

Das Zentrum der Milchstraße ist von der Erde aus als verschwommenes Band aus weißem Licht sichtbar, etwa 30° breit, das vom Nachthimmel gewölbt wird. Alle mit bloßem Auge sichtbaren Einzelsterne am Nachthimmel sind Teil der Milchstraße. Das Licht stammt von einer Ansammlung von nicht aufgelösten Sternen und anderem Material, das sich in Richtung der galaktischen Ebene befindet. Dunkle Regionen innerhalb des Bandes, wie der Große Riss und Koalsak, sind Bereiche, in denen interstellarer Staub das Licht von fernen Sternen blockiert. Die Region des Himmels, die die Milchstraße verbirgt, wird Vermeidungszone genannt.

Helligkeit

Die Milchstraße hat eine relativ geringe Oberflächenhelligkeit. Seine Sichtbarkeit kann durch Hintergründe wie Licht oder Mondlicht stark eingeschränkt werden. Damit die Milchstraße sichtbar ist, muss der Himmel dunkler als gewöhnlich sein. Sie sollte sichtbar sein, wenn die Helligkeitsgrenze etwa +5,1 oder höher ist, und zeigt mehr Details bei +6,1. Dadurch ist die Milchstraße von hell erleuchteten städtischen oder vorstädtischen Gebieten schwer zu sehen, aber von ländlichen Gebieten aus sehr gut sichtbarDer Mond steht unter dem Horizont. Der „New World Atlas of Artificial Night Sky Brightness“zeigt, dass mehr als ein Drittel der Weltbevölkerung aufgrund von Luftverschmutzung die Milchstraße nicht von zu Hause aus sehen kann.

Größe der Milchstraße

Die Milchstraße ist die zweitgrößte Galaxie in der Lokalen Gruppe, mit ihrer Sternscheibe mit einem Durchmesser von etwa 100.000 Litas (30 kpc) und einer durchschnittlichen Dicke von etwa 1000 Litas (0,3 kpc). Die ringförmige Sternenkette, die sich um die Milchstraße wickelt, könnte zur Galaxie selbst gehören und über und unter der galaktischen Ebene oszillieren. Wenn ja, würde dies auf einen Durchmesser von 150.000-180.000 Lichtjahren (46-55 kpc) hinweisen.

Masse

Schätzungen der Masse der Milchstraße variieren je nach verwendeter Methode und Daten. Am unteren Ende des Schätzbereichs beträgt die Masse der Milchstraße 5,8 × 1011 Sonnenmassen (M☉), etwas weniger als die Masse der Andromeda-Galaxie. Messungen mit einem sehr langen Basisarray im Jahr 2009 zeigten Geschwindigkeiten von bis zu 254 km/s (570.000 mph) für Sterne am äußeren Rand der Milchstraße. Da die Umlaufgeschwindigkeit von der Gesamtmasse im Umlaufradius abhängt, deutet dies darauf hin, dass die Milchstraße massereicher ist, ungefähr gleich der Masse der Andromeda-Galaxie bei 7 × 1011 M☉ innerhalb von 160.000 Litern (49 kpc) von ihrem Zentrum. Im Jahr 2010 zeigte eine Messung der Radialgeschwindigkeit von Halosternen, dass die in 80 Kiloparsec enth altene Masse 7×1011 M☉ beträgt. Laut einer 2014 veröffentlichten Studie die Masse der gesamten Milchstraßegeschätzt auf 8,5×1011 M☉, was etwa der Hälfte der Masse der Andromeda-Galaxie entspricht.

Dunkle Materie

Der größte Teil der Milchstraße besteht aus dunkler Materie, einer unbekannten und unsichtbaren Form davon, die gravitativ mit gewöhnlicher Materie interagiert. Der Halo aus Dunkler Materie ist relativ gleichmäßig über eine Entfernung von mehr als hundert Kilometern (kpc) vom Galaktischen Zentrum verteilt. Mathematische Modelle der Milchstraße legen nahe, dass die Masse der Dunklen Materie 1-1,5×1012 M☉ beträgt. Neuere Studien zeigen einen Massenbereich von 4,5×1012 M☉ und eine Dimension von 8×1011 M☉.

Interstellares Gas

Die Gesamtmasse aller Sterne in der Milchstraße wird auf 4,6×1010 M☉ und 6,43×1010 M☉ geschätzt. Neben den Sternen gibt es auch ein interstellares Gas, das zu 90 % aus Wasserstoff und zu 10 % aus Helium besteht, wobei zwei Drittel des Wasserstoffs in atomarer Form und das restliche Drittel in Form von molekularem Wasserstoff vorliegen. Die Masse dieses Gases entspricht 10 % oder 15 % der Gesamtmasse der Sterne in der Galaxie. Interstellarer Staub macht weitere 1 % der Gesamtmasse aus.

Die Struktur und Größe unserer Galaxie

Die Milchstraße enthält zwischen 200 und 400 Milliarden Sterne und mindestens 100 Milliarden Planeten. Die genaue Zahl hängt von der Anzahl der Sterne mit sehr geringer Masse ab, die schwer zu erkennen sind, insbesondere in Entfernungen von mehr als 300 Litas von der Sonne. Im Vergleich dazu enthält die benachbarte Andromeda-Galaxie ungefähr drei Billionen Sterne und übersteigt damit die Größe unserer Galaxie. die Milchstrassekann auch vielleicht zehn Milliarden Weiße Zwerge, milliardste Neutronensterne und hundert Millionen Schwarze Löcher enth alten. Den Raum zwischen den Sternen füllt eine Scheibe aus Gas und Staub, die als interstellares Medium bezeichnet wird. Der Radius dieser Scheibe ist zumindest vergleichbar mit dem der Sterne, während die Dicke der Gasschicht von Hunderten von Lichtjahren für kühleres Gas bis zu Tausenden von Lichtjahren für wärmeres Gas reicht.

Die Milchstraße besteht aus einer stabförmigen Kernregion, die von einer Scheibe aus Gas, Staub und Sternen umgeben ist. Die Massenverteilung in der Milchstraße ähnelt stark dem Sbc-Typ von Hubble, der Spiralgalaxien mit relativ frei umspannenden Armen darstellt. Astronomen begannen in den 1960er Jahren erstmals zu vermuten, dass die Milchstraße eher eine geschlossene Spiralgalaxie als eine gewöhnliche Spiralgalaxie ist. Ihr Verdacht wurde durch Beobachtungen des Spitzer-Weltraumteleskops im Jahr 2005 bestätigt, bei denen die zentrale Barriere der Milchstraße größer war als bisher angenommen.

Die Vorstellungen über die Größe unserer Galaxie können variieren. Die Sternenscheibe in der Milchstraße hat keine scharfe Kante, hinter der sich keine Sterne befinden. Vielmehr nimmt die Konzentration der Sterne mit der Entfernung vom Zentrum der Milchstraße ab. Aus unklaren Gründen fällt die Anzahl der Sterne pro Kubikparsec jenseits eines Radius von etwa 40.000 Litas vom Zentrum viel schneller ab. Die umgebende galaktische Scheibe ist ein kugelförmiger galaktischer Halo aus Sternen und Kugelsternhaufen, der sich weiter nach außen erstreckt, aber in seiner Größe durch Umlaufbahnen begrenzt istzwei Satelliten der Milchstraße - die Große und die Kleine Magellansche Wolke, von denen sich der nächste in einer Entfernung von etwa 180.000 Litas vom galaktischen Zentrum befindet. Ab dieser Entfernung oder darüber hinaus werden die Umlaufbahnen der meisten Halo-Objekte durch die Magellanschen Wolken zerstört. Daher werden solche Objekte wahrscheinlich aus der Nähe der Milchstraße ausgestoßen.

Sternensysteme und unabhängige Planeten

Eine Frage nach der Größe der Milchstraße ist eine Frage nach der Größe von Galaxien im Allgemeinen. Sowohl Gravitations-Mikrolinsen- als auch Planetentransit-Beobachtungen deuten darauf hin, dass es mindestens so viele sterngebundene Planeten wie Sterne in der Milchstraße gibt. Und Mikrolinsenmessungen zeigen, dass es mehr unabhängige Planeten gibt, die nicht an Wirtssterne gebunden sind, als Sterne selbst. Laut Meilin Way gibt es mindestens einen Planeten pro Stern, was zu geschätzten 100-400 Milliarden führt.

Um die Struktur und Größe unserer Galaxie zu verstehen, führen Wissenschaftler oft verschiedene Analysen dieser Art durch und aktualisieren und überarbeiten ver altete Daten ständig. Beispielsweise ergab eine weitere Analyse von Kepler-Daten im Januar 2013, dass es in der Milchstraße mindestens 17 Milliarden erdgroße Exoplaneten gibt. Am 4. November 2013 berichteten Astronomen auf der Grundlage von Daten der Weltraummission Kepler, dass innerhalb der Grenzen von Sternen und Roten Zwergen, die für die Sonne in der Milchstraßenregion geeignet sind, bis zu 40Milliarden erdgroßer Planeten, könnten 11 Milliarden dieser geschätzten Planeten sonnenähnliche Sterne umkreisen. Laut einer Studie aus dem Jahr 2016 könnte der nächste Planet dieser Art 4,2 Lichtjahre entfernt sein. Solche erdgroßen Planeten können zahlreicher sein als Gasriesen. Neben Exoplaneten wurden auch „Exokometen“, Kometen außerhalb des Sonnensystems, entdeckt und können in der Milchstraße häufig vorkommen. Die Größe von Sternen und Galaxien kann variieren.