Von den Gezeiten hat sicher jeder schon mal gehört. Wer am Meer wohnt oder dort den Urlaub verbracht hat, hat das Phänomen sicher auch schon selbst erlebt. In regelmäßigen Abständen hebt und senkt sich der Meeresspiegel. Der Grund dafür ist im Detail etwas kompliziert zu erklären, im wesentlichen läuft es aber auf folgendes hinaus: Die Gravitationskraft hängt vom Abstand ab. Deswegen ist die Anziehungskraft des Mondes auf der Seite der Erde, die dem Mond zugewandt ist größer, als auf der gegenüberliegenden Seite. Zusammen mit der Bewegung von Erde und Mond um ihren gemeinsamen Schwerpunkt führt das zu einer Gezeitenkraft, die das Meerwasser anhebt. Auch das Land übrigens, aber da der Boden fest ist und nicht flüssig merkt man das hier kaum.

Gezeiten sind allerdings keine spezielle Eigenschaft von Erde oder Mond. Gezeitenkräfte wirken überall. Auch die Sonne übt eine Gezeitenkraft auf die Erde aus. Die Erde übt eine Gezeitenkraft auf den Mond aus. Andere Planeten und ihre Monde beeinflussen sich gegenseitig durch Gezeiten. Und natürlich existiert die Kraft auf auch größeren Maßstäben. Zum Beispiel bei ganzen Galaxien.

Wenn sich zwei Galaxien begegnen, dann wirken auch zwischen ihnen Gezeiten. Und so wie der Mond das Wasser der anhebt, können die Gezeitenkräfte zwischen Galaxien ihre Form verändern. Die Galaxien werden auseinandergezogen, wie man in diesem Bild schön sehen kann:

Gezeitenkräfte wirken aber nicht nur zwischen Galaxien, sondern auch innerhalb von Galaxien selbst. Unsere Milchstraßen-Galaxie besteht aus ungefähr 200 Milliarden Sternen. Sie bilden eine große, viele Zehntausend Lichtjahre durchmessende Scheibe. In der Mitte der Scheibe befindet sich eine kugelförmige Region, in der sehr viele Sterne sehr dicht bei einander stehen: der sogenannte “Bulge”. Jeder Stern bewegt sich um das Zentrum der Milchstraße und seine Bewegung wird durch die gesamte wirkende Gravitationskraft aller Sterne bestimmt. Und so wie bei der Bewegung von Planeten um einen Stern gibt es auch bei der Bewegung von Sternen durch eine Galaxie natürlich Gezeitenkräfte.

Diese Kräfte können im Prinzip auch die Bewegung von Planeten beeinflussen. Dimitri Veras und Wyn Evans von der Universität Cambridge haben diesen Effekt in ihrer Arbeit “Exoplanets Beyond the Solar Neighbourhood: Galactic Tidal Perturbations” detailliert untersucht. Will man wissen, wie stark die galaktischen Gezeiten die Bewegung eines Planeten beeinflussen, dann muss man drei grundlegende Dinge berücksichtigen:

  • Die Position des Planetensystems innerhalb der Galaxie. Je näher sich ein Stern am dicht besiedelten Bulge befindet, desto stärker wird der Einfluss der Gezeitenkraft.
  • Die Position des Planeten innerhalb des Planetensystems. Ob ein Planet von den galaktischen Gezeiten beeinflusst wird, hängt davon ab, wie stark die gravitative Bindung an den eigenen Stern ist. Je näher er sich am Stern befindet, desto weniger ist er den Gezeiten ausgeliefert.
  • Die Neigung des Planetensystems gegenüber der Ebene der galaktischen Scheibe. Die galaktischen Gezeiten wirken nicht in alle Richtungen gleich stark. Je stärker die Bahn eines Planeten gegenüber der galaktischen Ebene geneigt ist, desto stärker wirken auch die galaktischen Gezeiten.

Um den gravitativen Einflussbereichs eines Sterns zu beschreiben, verwendet man den sogenannten Hill-Radius. Innerhalb dieses Radius dominiert die Gravitationskraft des Sterns und die galaktischen Gezeiten spielen eine untergeordnete Rolle. Der Hill-Radius hängt von der Masse des Sterns ab und der Position des Sterns innerhalb der Galaxie. Für einen Stern mit der Masse der Sonne sieht das zum Beispiel so aus:

Die x-Achse zeigt den Abstand vom galaktischen Zentrum in Kiloparsec. Die y-Achse gibt den Hill-Radius an (rechts ist die Einheit 100000 Astronomische Einheiten, links sind es parsec); für jede der drei möglichen Richtungen extra. Man sieht gut, dass der Hill-Radius in z-Richtung, also senkrecht zur Ebene der galaktischen Scheibe, am geringsten ist.

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Kommentare (25)

  1. #1 REALM
    Wels
    26. Dezember 2012

    Wie immer sehr begeisternd. Sag mal wäre es möglich dass du im Ars-Electronica Center in Linz einen Vortrag über Astromie hältst?
    Das würde mich ausserordentlich freuen.

  2. #2 Florian Freistetter
    26. Dezember 2012

    @REALM: Wenn mich jemand einlädt, komme ich überall hin. Musst halt die Leut vom Ars-Electronica Center überzeugen, dass sie mich für nen Vortrag einladen 😉 Ich kenn dort leider niemanden.

  3. #3 Fermat
    26. Dezember 2012

    “Unsere Milchstraßen-Galaxie besteht aus ungefähr 200 Millionen Sternen.”
    Es sind doch 200 Milliarden Sterne.

  4. #4 Florian Freistetter
    26. Dezember 2012

    @Fermat: Danke!

  5. #5
    26. Dezember 2012

    Wie sind denn die erwähnten x-, y- und z-Achsen gewählt? Ich vermute mal, dass die z-Achse die Rotationsachse der Galaxie darstellt oder? Und warum gibt es da Unterschiede zwischen x- und y- Richtung?

  6. #6 karmel
    26. Dezember 2012

    nur eine kleinigkeit bei der ersten Abb.: “(links ist die Einheit 100000 Astronomische Einheiten, rechts sind es parsec)”

    wenn ich nicht irre, ist es umgekehrt 😉

    sehr interessanter artikel!

  7. #7 Kallewirsch
    26. Dezember 2012

    Und warum gibt es da Unterschiede zwischen x- und y- Richtung?

    Ich schätze mal, das eine ist radial(x) und das andere tangential (y).
    In radialer Richtung hast du also noch einen Gravitationsgradienten in Richtung Zentrum mit dabei.

  8. #8 Florian Freistetter
    26. Dezember 2012

    @Kallewirsch: So ist es. X ist die Verbindungslinie Richtung Zentrum.

  9. #9 Irische Seemöwe
    26. Dezember 2012

    Interessant, wenn ich mich auch erstmal mehr einlesen muss…merke, das ich gerade erst anfange mich dafür zu interessieren also habt ein bisschen Geduld mit mir, wenn ich hier die ein oder andere Frage stelle:-)danke

  10. #10 Irische Seemöwe
    26. Dezember 2012

    Florian, würdest Du fürn Vortrag auch nach Köln kommen? Die Schule meines Sohnes wäre da sicher offen und da finden auch oft gute Veranstaltungen statt. Wie z.B. der Vortrag mit Scary Guy. Das ist der nette, tätowierte Typ, der überall unterwegs ist und Toleranz und Nächstenliebe vermittelt. Echt ne tolle Sache..

  11. #11 Florian Freistetter
    26. Dezember 2012

    @Seemöve: Naja, der Artikel hier ist für den Einstieg in die Astronomie auch nicht unbedingt geeignet, als frag ruhig!

  12. #12 Florian Freistetter
    26. Dezember 2012

    @Irische Seemöve: “Florian, würdest Du fürn Vortrag auch nach Köln kommen?”

    Wenn man mich einlädt, komm ich überall hin. Gerne auch in Schulen.

  13. #13 PDP10
    26. Dezember 2012

    Interessanter (für mich neuer) Aspekt. Wieder was gelernt!

    Allerdings verwirrt mich der vorletzte Satz etwas:

    “In ein paar Jahrzehnten werden wir einen vernünftigen Überblick über alle Planeten unseres Planetensystems haben. ”

    Um es mal so auszudrücken: Hä?

  14. #14 Florian Freistetter
    26. Dezember 2012

    @PDP10: Der Satz ist zwar auch nicht falsch; gemeint war aber anders. Danke für den Hinweis!

  15. #15 Irische Seemöwe
    26. Dezember 2012

    Ups,wer war das denn gerade? Bin ich meschugge oder hast Du den blitzartig rauskatapultiert Florian?

  16. #16 Florian Freistetter
    26. Dezember 2012

    @Seemöwe: Hier gibts ein paar Typen die es lustig finden, mich und mein Blog mit immer den gleichen blöden Emails und Kommentaren zu nerven. Die fliegen aber immer schnell wieder raus.

  17. #17 Irische Seemöwe
    26. Dezember 2012

    ..da bin ich aber froh…leg mich jetzt schlafen,gute Nacht…:-)

  18. #18 Stefan
    astroworlds.wordpress.com/
    27. Dezember 2012

    Hallo Florian,

    im Februar beginnt in unserer Schule (Stolberg Rhld. Realschule I) die Projektwoche. Mich würde interessieren ob du bei uns vielleicht vorbei kommen könntest? Kostet das was? Ich habe zwar noch nicht mit meinem Projektleiter gesprochen, würde es aber dann sobald machen.

  19. #19 Florian Freistetter
    27. Dezember 2012

    @Stefan: “Mich würde interessieren ob du bei uns vielleicht vorbei kommen könntest? Kostet das was?”

    Naja, zu Schreiben und Vorträge zu halten ist mein Job. Insofern kann ich das nicht kostenlos machen; ich muss auch von irgendwas leben.

  20. #20 patec
    28. Dezember 2012

    Wenn ich mir das vorstelle und dann das Foto der beiden Galaxien nehme.. wie wirkt sich denn soetwas auf die Planetensysteme aus? Man hat ja “plötzlich” eine enorme Masse, die aus einer ganz anderen Richtung wirkt als der Bulge der eigenen Galaxie.

  21. #21 Florian Freistetter
    28. Dezember 2012

    @patec: Die Planeten sind gravitativ an die Sterne gebunden. Denen passiert bei so ner galaktischen “Kollision” gar nix. Vor allem auch, weil die ein paar Milliarden Jahre dauert. Der Stern selbst wird seine Position verändern; vielleicht sogar aus der Galaxie rausgeworfen. Aber die Planeten stört das wenig.

  22. #22 birne
    29. Dezember 2012

    Könntest du ein wenig darüber sagen,warum die Gezeitenwirkung von der Bahnneigung abhängt?

  23. #23 Florian Freistetter
    29. Dezember 2012

    @birne: Weil sich das Gravitationsfeld der Galaxie ändert. Die Galaxis ist ja keine Sphäre, sondern – abgesehen vom Bulge – scheibenförmig. Deswegen ändert sich die Gezeitenkraft, wenn die Bahn gegenüber der Scheibe geneigt ist.

  24. #24 birne
    29. Dezember 2012

    Danke für die schnelle Antwort, jetzt habe ich zumindest eine leise Ahnung.

  25. #25 Stefan
    Herborn
    1. Januar 2013

    Vielen Dank für den sehr interessanten Artikel und ein gutes neues Jahr!