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Galaxienentstehung im Schnelldurchgang

Von / 14. Dezember 2010 / 27 Kommentare
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Über Simulationen zur Entstehung von Galaxien habe ich ja erst kürzlich geschrieben. Damals ging es um die Andromeda-Galaxie und die Frage, ob sie bei einer großen Galaxienkollision entstanden ist. Heute habe ich auf der Facebook-Seite der “Big Bang Theory” (die wissenschaftliche Theorie; nicht die Fernsehserie) ein anderes tolles Video gefunden, dass die Entstehung einer Galaxie wie unserer Milchstrasse zeigt.

Verantwortlich sind Fabio Governato von der Universität Washington und seine Kollegen. Sie haben die Entwicklung des Universums vom Anfang bis heute simuliert so wie sie sich laut dem Standardmodell der Kosmologie abgespielt haben soll. In der Simulation entspricht eine Sekunde 70 Millionen Jahren und das Video zeigt einen räumlichen Ausschnitt von etwa einer halben Million Lichtjahre.

Cool!


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Kommentare (27)

  1. #1 Armin
    14. Dezember 2010

    Hallo Florian,
    tolles Video, ich bin fasziniert!

    Gleichmal ne Frage hinter her: Gibt es dieses leuchtende Zentrum heute noch? Weiß man was es dort gibt?
    Und ist das Universum eher “überall” entstanden und hat sich dann an einer Stelle konzentriert oder ist alles wirklich aus einem Punkt gekommen? Ich frage, weil in dem Video immer wieder Material von außerhalb angezogen wird.

  2. #2 naturphilosoph
    14. Dezember 2010

    wunderschön!
    aber wenn man zu lange darauf schaut, wirkt es schon ein wenig hypnotisierend:)
    was steht denn am anfang der rotation?
    woher kommt der impuls?
    gibt es ab einer bestimmten dichte der masseverteilung eine spontane galaxienbildung?

    grüße vom meer

  3. #3 Armin
    14. Dezember 2010

    Ach sorry, es geht ja “nur” um eine Galaxie in dem Video, nicht um das ganze Universum. Meine Fragen bleiben aber bestehen.

  4. #4 Florian Freistetter
    14. Dezember 2010

    @Armin: Klar, auch heute noch ist das Zentrum jeder Galaxie am dichtesten mit Sternen besiedelt und leuchtet am hellsten. Schau dir einfach mal ein paar Bilder von Galaxien an; da sieht man das deutlich.

  5. #5 Armin
    14. Dezember 2010

    Ich meinte trotzdem noch das Universum.

  6. #6 Florian Freistetter
    14. Dezember 2010

    @Armin: Das Universum hat keinen Mittelpunkt. Es enstand aus einer punktförmigen Region und hat sich dann ausgedeht. Es gibt aber keinen Punkt von dem man sagen könnte: Hier hat der Urknall stattgefunden.

  7. #7 nihil jie
    14. Dezember 2010

    @Armin

    ich denke, dass ab einer gewissen grösse eines systems (in unserem fall ist das das universum) ist die bildung einer einzigen zentralen region nicht möglich. vor allem wenn die materie, die schwerkraftzetren ausbilden kann, einigermassen durch die schnelle expansion des systems gut verteilt worden ist ist. nicht homogen verteilt, sonnst gebe es wohl keine schwerkraftzentren, aber weiträumig genug damit sich überall kleinere zentren bilden können.
    aber das ist nur meine analytische vorstellung… bin aber leider nicht vom fach 😉

  8. #8 Kuchlbacher Rudolf
    14. Dezember 2010

    Vielleicht täuscht mein Eindruck, aber bleibt die Rotationsgeschwindigkeit (sobald sich der Balken im Zenrum ausbildet erst halbwegs gut zu sehen) über diesen unglaublichen Zeitraum hinweg immer annähernd gleich?

  9. #9 Armin
    14. Dezember 2010

    @Florian @nihil jie

    Wenn man aber davon aus geht, dass der Raum bzw. die Leere außerhalb unseres Materiehaufens namens Universum unendlich groß ist, war der Big Bang doch schon eher an einer Stelle konzentriert, oder seh ich das falsch? Oder haben sich überall einfache Atome gebildet und sich dann in unserem heutigen Universum zusammengezogen?

  10. #10 Bullet
    14. Dezember 2010

    Oje.
    Armin: du gehst fälschlicherweise davon aus, daß der Raum “vorher” da war und sich sozusagen nur die Materie drin manifestiert hat.
    Den verschiedenen Forschungen zufolge stimmt das aber nicht. Der Raum ist aufgeploppt – mit Materie. Nicht die Materie im Raum.

  11. #11 Stephen
    14. Dezember 2010

    Das kollabierende Gas sollte sich erhitzen, denke ich. Wie kann es da jemals zu dichter Materie werden?

  12. #12 Grüse
    14. Dezember 2010

    @Stephen Kernfusion?

  13. #13 Florian Freistetter
    14. Dezember 2010

    @Armin: Das Universum ist nicht nur einfach ein Haufen Materie der sich ausgedehnt hat. Der Raum selbst ist erst beim Urknall entstanden – es gab keine “Umgebung” innerhalb der der Urknall stattgefunden hat. Das “Davor” des Urknalls und das “Außerhalb” des Universums sind Konzepte, die keinen Sinn machen. Genausowenig wie “Südlich” am Südpol der Erde Sinn macht. Die Frage “Wo bin ich, wenn ich vom Südpol noch 10 m nach Süden gehen” macht genausowenig Sinn wie “Wo hat der Urknall stattgefunden” – auch wenn normalerweise Fragen dieser Art durchaus beantwortbar sind – in diesen speziellen Situationen kann man sie nicht stellen. Nimm die Analogie mit dem Luftballon: wenn ich den Aufblase, dann dehnt sich die Oberfläche des Luftballons aus. Jeder Punkt auf der Oberfläche des Luftballons entfernt sich von jedem anderen und ursprünglich war die ganze Oberfläche des Luftballons ganz klein zusammengedrückt. Am Ende hast du dann eine große, ausgedehnte Luftballon-Oberfläche – aber kein einziger Punkt auf dieser Oberfläche ist DER Punkt, bei dem alles angefangen hat. Dieser Punkt ist nicht Teil der Oberfläche – genauso könnte man sagen dass der Ort des Urknalls kein Ort in unserem Universum ist. Aber dann wären wir wieder beim “Außerhalb”, das ja nicht existiert…

    @Stephen: Versteh grad deine Frage nicht. Das Gas ist ja selbst auch Materie. Wasserstoffatom zum Beispiel. Wenn sich das Gas immer weiter erhitzt, dann werden die Atome immer schneller. Irgendwann sind sie dann so schnell, dass sie bei einem Zusammenstoß verschmelzen können und zu Helium fusionieren. Das ist dann der Zeitpunkt, an dem ein Stern “geboren” wurde.

  14. #14 Armin
    14. Dezember 2010

    @Bullet
    Aber ist das nicht Wortspielerei? Irgendwo muss es ja passiert sein, auch wenn wir keine Materie haben, in dem wir die Raum verorten können.

  15. #15 Armin
    14. Dezember 2010

    @ Florian
    Ok hat mich überzeugt

  16. #16 Phero
    14. Dezember 2010

    @Armin: Nein, gar nicht. Allerdings rührst du hier dummerweise an ein paar grundlegenden Fragen der Kosmologie, eine endgültige Antwort, “wo” der Urknall stattgefunden hat gibt es derzeit nicht. Aber eins ist klar: Innerhalb der im Universum beobachtbaren Dimensionen (ob das jetzt drei, vier, elf oder 23 sind) ist die Frage sinnlos. Man kann jetzt postulieren, dass das Universum aus einem höherdimensionalen Gebilde entstanden ist… aber zumindest derzeit gibt es wohl kaum Daten, die da eine Hypothese stützen oder ausschließen könnten.

  17. #17 Stephen
    14. Dezember 2010

    @ Florian Freistetter
    Dehnt sich Materie, wie die besagten Gaswolken, nicht aus, wenn sie sich erhitzt? Ich verstehe nicht, wie die zur Kernfusion notwendige Dichte erreicht werden kann, wenn sich die Gaswolken doch ausdehnen müßten und zusätzlich eine exzentrische Beschleunigung durch Rotation erfahren.

  18. #18 Bullet
    14. Dezember 2010

    @Stephen:

    und zusätzlich eine exzentrische Beschleunigung durch Rotation erfahren

    Häh?

  19. #19 Florian Freistetter
    14. Dezember 2010

    @Stephen: Sternentstehung funktioniert – ganz simpel erklärt – so: Du hast eine Wolke aus Gas. Die existiert da einfach so vor sich hin und tut nix. Dann passiert was – z.B. explodiert nebenan eine Supernova. Dadurch wird ein Teil des Gases ein wenig komprimiert – und übt nun eine stärkere Gravitationskraft auf die Umgebung aus. Die Wolke fragmentiert und beginnt lokal unter ihrer eigenen Gravitation zusammenzustürzen. Dabei wirds natürlich immer wärmer – bis irgendwann die Kernfusion einsetzt und ein Stern entstanden ist. Und jetzt wirkt natürlich der Strahlungsdruck der Gravitation entgegen. Sonst würde die Wolke ja einfach immer weiter kollabieren bis sie ein schwarzes Loch wird. Ein normaler Stern ist eben genau der Zustand in dem sich Strahlungsdruck und Gravitationskraft im Gleichgewicht befinden.

    Die Temperatur durch die Verdichtung wird eben erst bei der Kernfusion groß genug um der Gravitationskraft entgegenwirken zu können. Vorher ist die Kraft zu schwach.

  20. #20 noch'n Flo
    14. Dezember 2010

    Zwei Fragen kommen mir spontan in den Sinn -> @ FF:

    1. Gibt es eigentlich Gesetzmässigkeiten, in welche Richtung sich eine Galaxie dreht (wobei dies natürlich auch vom Punkt der Betrachtung abhängt)? Oder ist das Zufall?

    2. In der Animation sind manche Materieansammlungen quasi in die Galaxie “hineingesogen worden”, andere aber hindurch geflogen? Ist das so korrekt? Falls ja: wovon hängt es ab, ob Materie mitgerissen wird oder die Galaxie einfach “durchdringt”? Masse? Gravitation? Oder andere Kräfte?

  21. #21 TSK
    14. Dezember 2010

    Neue Nachrichten:

    Voyager 1 hat die Zone des Sonnenwindes (Heliopause) verlassen.
    https://derstandard.at/1291455098602/Rekord-Raumsonde-Voyager-1-verlaesst-unser-Sonnensystem

    Lust darüber zu bloggen ?

  22. #22 Jochen Lehnert
    14. Dezember 2010

    Das Universum ist auf großen Skalen isotrop. Denke ich mir einen Punkt weit außerhalb des von uns beobachtbaren Universums und verfolge diesen in seiner zeitlichen und räumlichen Entwicklung bis zum Urknall zurück, treffen sich unser geometrischer Urknallpunkt und der des gedachten Punktes weit weg (in Richtung unendlich) nicht (“Der Urknall fand überrall und nirgendwo statt”), weil die Zeit hierzu fehlt.
    Ist dies richtig, würde der Urknall in einer raumartigen Region stattgefunden haben. Nach dem Standardmodell wurden Raum und Zeit aber erst durch den Urknall realisiert.
    Was ist verkehrt?
    Jochen

  23. #23 Armin
    14. Dezember 2010

    @Stephen

    Es ist einfach nur schwer vorzustellen, dass “Raum” nur durch die Materie um uns herum entsteht. Denn “Raum” könnte ich mir einfach nur als einen Platz von Möglichkeiten vorstellen.
    Wenn es nicht einmal “leeren Raum” vor dem Urknall gab, muss man den Zustand vorher doch als “Nichts” bezeichnen und das geht mir irgendwie sehr schwer ins Gehirn.

  24. #24 Florian Freistetter
    14. Dezember 2010

    @noch’n Flo: 1) Also ich wüsste jetzt so spontan keinen Grund, warum die Galaxien sich bevorzugt in eine bestimmte Richtung drehen sollten. Ich hab jetzt grad keine Daten zur Hand – aber es würde mich sehr überraschen, wenn das nicht zufällig verteilt wäre.

    2) Naja – das hängt von der Geschwindigkeit ab. Wenn die Sterne schnell genug sind, dann gehen sie durch ohne von der Gravitation festgehalten zu werden. Aber sie werden natürlich abgebremst. D.h. bei der nächsten oder übernächsten Begegnung sind sie dann zu langsam und werden von der größeren Galaxie “verschluckt”.

  25. #25 noch'n Flo
    14. Dezember 2010

    @ TSK & FF:

    Voyager 1 hat die Zone des Sonnenwindes (Heliopause) verlassen (…) Lust darüber zu bloggen ?

    Oh ja, über die alten Sonden hätte ich auch gerne mal ein Update.

  26. #26 rockitchef
    15. Dezember 2010

    ….und das Video zeigt einen räumlichen Ausschnitt von etwa einer halben Million Lichtjahre….

    unfassbar, wie groß unser universum ist. das muß man sich immer wieder mal vor augen halten. 500000 jahre mit lichtgeschwindigkeit reisen und dann hat man diesen vergleichsweise kleinen abschnitt durchquert. verdammt unfassbar und unvorstellbar faszinierend meine leiben freunde!

  27. #27 Walter Orlov
    16. Dezember 2010

    Zum Schluss gib es doch keine Spiralstruktur, sondern eine Täuschung etwa wie bei einer Sonnenblume:

    https://www.science-texts.de/images/stories/Muster/Phyllotaxis/p1070022_sonnenblume_200.jpg