Startseite Rotationskurven und Dunkle Materie Alter der Spiralgalaxien Berechnung des Schwerpunktes

Die plausibelste Erklärung für die Spiralstruktur unserer Galaxie und vieler anderen Galaxien ist das natürliche Aufwickeln der Spiralarmen. Gleiche Geschwindigkeit besitzend, laufen die Sterne für gleiche Zeitspanne entsprechend gleichlange Strecken. Allerdings wird der Winkel ihrer Drehung von der Entfernung abhängig. Die Sternen, die sich näher zum Zentrum befinden, werden sich um einen größeren Winkel drehen. Auf diese Weise entsteht von selbst eine Spiralstruktur.

Wie lange sich die Galaxie aufgewickelt hatte, kann berechnet werden, wenn man die Neigung  der Spiralarme kennt. Betrachten wir zwei Sternen, die sich mit der gleichen Geschwindigkeit V bewegen. Anfangs befinden sie sich ein über dem anderen im Abstand  und unterer Stern in der Entfernung R vom galaktischen Zentrum. Nach einiger Zeit ​ entsteht der Unterschied zwischen den Winkeln ihrer Drehungen:

Anderseits

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Das Resultat der ersten Gleichung in die zweite Gleichung eingesetzt, bekommen wir

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Daher

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Das Sonnensystem befindet sich im Abstand von ca. 8 kpc vom Zentrum der Milchstraße, ist 220 km/s schnell, die Neigung des Spiralarmes im Gebiet des Sonnensystems beträgt 12°. Mit diesen Daten bekommen wir die Zeitspanne von 187 Millionen Jahren. Damit sich die Spiralarme unserer Galaxie bis zu heutigem Zustand aufwickelten, reichte also weniger als 200 Millionen Jahre. Dies können wir schätzungsweise auch für das Alter unserer Galaxie halten.

Das beunruhigt allerdings die Wissenschaftler: Ganz offensichtlich, steht diese Größe in direktem Widerspruch mit der allgemein verbreiteten Vorstellung des Alters des Universums von über 13 Milliarden Jahren und der Galaxien um etwa eine Milliarde Jahre weniger. Man versucht also das Problem mit allen theoretischen Mitteln umzugehen.

Die gängige Theorie ist die Dichtewellentheorie. Man tippt auf mögliche Existenz der Dichtewellen in den Urwolken. Doch die Bildung schon der ersten Sterne würde die Dichte der Dichtewellen verringern und sie wären schnell erstickt. In darauf folgender Zeit passierte ganz normales Aufwickeln der bereits durch die Dichtewellen gebildeten Spiralarmen, wodurch die Dauer des Aufwickelungsprozesses noch verkürzt würde.

In Computer-Simulationen wird das Spiralmuster dadurch erhalten, dass es immer noch kleinere Galaxien von Außen zugefügt werden, die während der Verschmelzung mit großer Galaxie erst zu Spiralarmen gezogen werden und nur danach im Zentrum der Galaxie (Bulge) verschwinden. Wieder und wieder kommen kleine Galaxien hinzu, deshalb sehen die Galaxie auch nach Milliarden von Jahren genauso wie im Anfang. Jetzt zeigt aber neue Studie:

"Keine Verschmelzung

Spannend ist das X im Herzen unserer Galaxie aber nicht nur wegen seiner ungewöhnlichen Form. Es liefert auch wertvolle Informationen darüber, wie die zentrale Verdickung der galaktischen Scheibe einst entstand. Bisher gab es dazu zwei konkurrierende Theorien. Der ersten nach bildete sich der Bulge, als unsere Galaxie mit anderen, kleineren Galaxien verschmolz und dabei neue Sterne und Materie hinzugewann.

Das Alternativmodell sieht den Bulge dagegen als dynamische Struktur, die ohne Zutun von außen aus der Evolution der bereits vorhandenen Sterne unserer Galaxis hervorgegangen ist. Dabei bilden die Umlaufbahnen der Sterne brezelartige Schlingen um den Balken, durch die der Bulge ein etwas eckiges Aussehen bekommt – oder eben zeitweise auch einen X gleicht. Die nun in der neuen WISE-Aufnahme sichtbare X-Struktur stützt dieses zweite Szenario." Erstes Bild des rätselhaften Milchstraßen-X. SCINEXX

Ferner sind die Aufnahmen von weit entfernen Galaxien oft sehr gut. Dies wird durch die Ausdehnung des Universums erklärt:

"Der Grund… liegt darin, dass das Licht, das uns von ferneren Objekten erreicht, zu einem Zeitpunkt abgestrahlt wurde, als das Universum kleiner war. Diese Objekte waren uns also zu diesem Zeitpunkt also näher und erscheinen damit größer, obwohl sie heute weiter entfernt sind." (Link)

Nun, wenn wir für eine Sekunde die Rotverschiebung vergessen und die Entfernung nach der Große der Galaxien beurteilen, dann dürfen sie alle relativ nicht weit von uns entfernt sein – vielleicht nur eine Milliarde Lichtjahre. 

Was ist dann mit der Rotverschiebung?

Die Rotverschiebung der entfernten Galaxien wird üblicherweise durch den Doppler-Effekt gedeutet, was automatisch zur Schlussfolgerung führt, dass die Galaxien von einander weg fliegen – das Weltall dehnt sich also aus. Eine Extrapolation in die Vergangenheit sollte den Zeitpunkt des Urknalls zeigen. Aber die Wissenschaftler laufen in die Falle. Es geht wiederum um die entfernsten Galaxien. Zwar werden ständig neue entdeckt, die immer größere Rotverschiebung aufweisen. Auf diese Weise wird es allmählich knapp mit der Zeit, die nötig wäre, die fertigen Galaxien entstehen zu lassen. Schon jetzt müssen sich die Astronomen manche wunderbare Dinge einfallen lassen, so wie in nächster Meldung, wo eine unsichtbare Galaxie dem Wissenschaftlern geholfen hat, eine sichtbare Galaxie überhaupt sehen zu können:

"Das Licht von UDFy-38135539 stammt aus der Zeit, als das Universum 600 Millionen Jahre alt war... Bis ca. eine Milliarde Jahre nach dem Urknall war es zu einem großen Teil mit einem lichtundurchlässigen Nebel aus Wasserstoff-Gas gefüllt. UDFy-38135539 war aber allein nicht stark genug, um den kosmischen Nebel in seiner Umgebung aufzulösen, nehmen die Forscher an. 'Es muss andere Galaxien geben, wahrscheinlich schwächer leuchtende und weniger massereiche Nachbargalaxien von UDFy-38135539, die auch dabei geholfen haben, das Universum in der Umgebung frei zu machen', sagt Mark Swinbank, einer der Wissenschaftler. Ohne die Hilfe dieser benachbarten Galaxien wäre das Licht von UDFy-38135539 im umliegenden kosmischen Nebel abgefangen worden und hätte die Erde nicht erreicht, sagt der Forscher." (Link)

Beim Aufspüren von weit entfernten Galaxien werden auf dem Himmel dunkelste Ecken aufgesucht und mit mehrstündiger Expositionszeit fotografiert. Da kommen rotfarbige und stark verschwommene Formationen zum Schein. Feine Strukturen, z.B. getrennte Sternhaufen, kann man nicht erkennen, aber man geht davon aus, dass es um eine Galaxie handeln soll... Aber genauso gut könnte es um einen schwach leuchtenden Stern handeln, die noch dazu von dichter Staub-Gestein-Wolke umhüllt ist.

Beispiel einer roten Formation, die für fernste Galaxie gehalten wird (Quelle)

Doch endlich beginnen sich die Astronomen zu korrigieren.

"Seit rund zwei Jahrzehnten kennen Astronomen das Objekt VLA J213002.08+120904, kurz VLA J2130+12, das sich am Himmel in unmittelbarer Nähe des Kugelsternhaufens Messier 15 befindet. Trotzdem glaubten die meisten Astronomen, dass es sich bei VLA J2130+12 nicht um ein Objekt unserer Milchstraße, sondern um eine weit entfernte Galaxie handelt. Eine neue Entfernungsbestimmung mithilfe eines internationalen Netzwerks aus Radioteleskopen ergab nun aber, dass VLA J2130+12 gerade einmal 7.200 Lichtjahre von der Erde entfernt ist." (Link)

Zwar erfinden die Wissenschaftler eine zur Zeit beliebte Geschichte mit einem Schwarzen Loch, um konfuse Verwechselung zu rechtfertigen, aber der Fakt ist da: Die Urknalltheorie-Grundsätze haben in diesem konkreten Fall jämmerlich versagt. Und wer weißt, bei wie vielen andren Objekten dies auch der Fall ist!

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