Wie sind Galaxien entstanden? Wie sind Galaxien aufgebaut? Was für Arten von Galaxien gibt es? Was passiert, wenn zwei Galaxien kollidieren? Wie Entwickeln sich Galaxien weiter? Was wird aus der Milchstraße?
Diese Seminararbeit beschäftigt sich mit diesen Fragen und vergleicht, wie sie heute und vor 25 Jahren beantwortet wurden.
In Spiralgalaxien kann man im Gegensatz zu elliptischen Galaxien sehr gut einzelne Strukturen erkennen, wie das Halo, welches kugelförmig die Galaxie umgibt und eine flache Scheibe, mit den Spiralarmen mit einem dichten Zentrum aus Sternen.
Im Halo, welcher einen Radius von bis zu 200 000 LJ haben kann, bewegen sich vereinzelt Kugelsternhaufen, wodurch er relativ dunkel ist im Gegensatz zur Spirale. Einige Kugelsternhaufen bewegen sich aber auch außerhalb des Halos. Diese Sternhaufen können mehrere Millionen von Sternen, meist alte Rote Riesen welche schon erkaltet sind, enthalten und weisen Radien von bis zu 150 LJ auf. Ihre Bahnen verlaufen außerdem sehr exzentrisch um den Kern, bis zu 300 000 LJ über die Scheibenebene hinaus. Beim Durchkreuzen dieser Scheibe wird Gas an diese abgegeben, woraufhin die Roten Riesen zu weißen Zwergen werden. Die Arme der Scheibe, deren Radius oft das 50-fache ihrer Dicke beträgt, liegen eher lückenhaft und ohne klar definierbare Grenzen vor. Das Größenverhältnis zum Galaktischen Zentrum, oder auch Bulge genannt, ist von Galaxie zu Galaxie verschieden. Im Gegensatz zu den Sternen in der Scheibe sind diejenigen im Zentrum viel älter und bewegen sich auf Bahnen, welche weit aus der Scheibenebene herausführen, oder sogar im spitzen Winkel dazu verlaufen. In der Scheibe können jedoch auch noch Sterne durch das vorhandene Material, wie Staub und Gas, neu entstehen. Es konnte damals schon durch die Rotation der Galaxien die Existenz von dunkler Materie postuliert werden, welche wahrscheinlich um den Halo herum zu finden ist, aber über die Beschaffenheit kann nur gemutmaßt werden.
Inhaltsverzeichnis
1 Entdeckung der Galaxien
2 Der Wissensstand vor 25 Jahren
2.1 Aufbau von Spiralgalaxien
2.1.1 Das Schema
2.1.2 Das Rätsel der Spiralen
2.2 Die Milchstraße
2.3 Das Aufeinandertreffen
3 Der Wissensstand heute
3.1 Vergleich zu Wissensstand vor 25 Jahren
3.2 Klassifikation der Galaxien
3.2.1 Elliptische Galaxien
3.2.2 Spiral- und Balkenspiralgalaxien
3.2.3 Irreguläre Galaxien
3.2.4 Aktive Galaxien
3.3 Entstehung der Galaxien
4 Zukünftige Erforschung der Galaxien
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Seminararbeit befasst sich mit der astronomischen Erforschung von Galaxien, indem sie den Wissensstand von vor 25 Jahren mit den heutigen wissenschaftlichen Erkenntnissen vergleicht. Ziel ist es, die Entwicklung der Modelle zur Entstehung, Klassifikation und Dynamik von Galaxien sowie die Rolle der modernen Computertechnik bei der Simulation kosmologischer Abläufe aufzuzeigen.
- Historische Entdeckung und Klassifikation von Galaxien (Hubble-Sequenz).
- Aufbau und Dynamik von Spiralgalaxien und der Milchstraße.
- Physikalische Prozesse bei galaktischen Kollisionen.
- Moderne Erklärungsmodelle wie die Dichtewellentheorie und das ΛCDM-Modell.
- Eigenschaften verschiedener Galaxientypen inklusive aktiver Galaxien.
Auszug aus dem Buch
2.1.1 Das Schema
In Spiralgalaxien kann man im Gegensatz zu elliptischen Galaxien sehr gut einzelne Strukturen erkennen, wie das Halo, welches kugelförmig die Galaxie umgibt und eine flache Scheibe, mit den Spiralarmen mit einem dichten Zentrum aus Sternen.
Im Halo, welcher einen Radius von bis zu 200 000 LJ haben kann, bewegen sich vereinzelt Kugelsternhaufen, wodurch er relativ dunkel ist im Gegensatz zur Spirale. Einige Kugelsternhaufen bewegen sich aber auch außerhalb des Halos. Diese Sternhaufen können mehrere Millionen von Sternen, meist alte Rote Riesen, welche schon erkaltet sind, enthalten und weisen Radien von bis zu 150 LJ auf. Ihre Bahnen verlaufen außerdem sehr exzentrisch um den Kern, bis zu 300 000 LJ über die Scheibenebene hinaus. Beim Durchkreuzen dieser Scheibe wird Gas an diese abgegeben, woraufhin die Roten Riesen zu weißen Zwergen werden.
Die Arme der Scheibe, deren Radius oft das 50-fache ihrer Dicke beträgt, liegen eher lückenhaft und ohne klar definierbare Grenzen vor. Das Größenverhältnis zum Galaktischen Zentrum, oder auch Bulge genannt, ist von Galaxie zu Galaxie verschieden.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Entdeckung der Galaxien: Dieses Kapitel erläutert die historische Entwicklung der Himmelsbeobachtung von Charles Messier bis zu Edwin Hubble, der mit der Cepheiden-Methode die Existenz eigenständiger Galaxien bewies.
2 Der Wissensstand vor 25 Jahren: Hier werden der Aufbau von Spiralgalaxien, die Struktur der Milchstraße und die Dynamik bei galaktischen Begegnungen basierend auf dem Forschungsstand vor 25 Jahren beschrieben.
3 Der Wissensstand heute: Dieses Kapitel vergleicht den früheren Wissensstand mit aktuellen Erkenntnissen und behandelt detailliert die Klassifikation der Galaxientypen sowie ihre Entstehung im Rahmen des ΛCDM-Modells.
4 Zukünftige Erforschung der Galaxien: Ein Fazit, das betont, dass trotz großer Fortschritte durch Simulationstechnik viele Fragen zur Entstehung des Universums offenbleiben und weitere Forschung notwendig ist.
Schlüsselwörter
Galaxien, Astronomie, Milchstraße, Hubble-Sequenz, Spiralgalaxien, Elliptische Galaxien, Aktive Galaxien, Dunkle Materie, ΛCDM-Modell, Computersimulation, Millennium-Simulation, Quasare, Schwarze Löcher, Sternentstehung, Dichtewellentheorie.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit bietet einen Überblick über das Thema Galaxien, indem sie historische Entdeckungen mit modernen wissenschaftlichen Modellen und Beobachtungsmethoden in Beziehung setzt.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zu den zentralen Themen gehören die Klassifikation von Galaxien, ihre physikalische Struktur, die Auswirkungen galaktischer Kollisionen und aktuelle Modelle zur Entstehung des Universums.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, den wissenschaftlichen Fortschritt der letzten 25 Jahre in der Astrophysik im Hinblick auf das Verständnis von Galaxien aufzuarbeiten und aktuelle Forschungsansätze zu erläutern.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit stützt sich primär auf eine Literaturanalyse wissenschaftlicher Quellen sowie die Auswertung von Ergebnissen astrophysikalischer Simulationen wie der Millennium-Simulation.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Darstellung des historischen Wissensstandes, eine detaillierte Typologie der Galaxien und eine Analyse der modernen Entstehungstheorien unter Berücksichtigung dunkler Materie.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit lässt sich am besten durch Begriffe wie Galaxien, Astronomie, ΛCDM-Modell, Hubble-Sequenz und Computersimulation beschreiben.
Wie unterscheidet sich die Dichtewellentheorie von der bloßen Materialrotation?
Die Theorie besagt, dass Spiralarme keine starren, mitrotierenden Strukturen aus Materie sind, sondern Wellen höherer Dichte, durch welche sich die Sterne bewegen, was neue Sternentstehungen begünstigt.
Warum sind elliptische Galaxien oft gasarm und enthalten eher alte Sterne?
Da während der Kollisionen, die zur Entstehung elliptischer Galaxien führen, Gaswolken im Zentrum zur massiven Sternentstehung führen und das vorhandene Gas dabei weitgehend "verbraucht" wird.
Welche Bedeutung haben Computersimulationen für die moderne Galaxienforschung?
Sie ermöglichen es, kosmologische Modelle wie das ΛCDM-Modell auf Plausibilität zu prüfen, indem die Entwicklung von Milliarden von Teilchen über Milliarden von Jahren rechnerisch nachgebildet wird.
- Arbeit zitieren
- Jannes Kretschmer (Autor:in), 2014, Galaxien damals und heute, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/369807
