In der Serie “Fragen zur Astronomie” wird es heute galaktisch. Die Frage klingt eigentlich ziemlich simpel: Welche Form hat die Milchstraße? Man könnte meinen, die Antwort wäre nicht schwer zu finden. Immerhin ist die Milchstraße ja unsere Galaxie; die große Ansammlung von Sternen, zu denen auch die Sonne gehört. Und über unser Zuhause sollten wir doch am besten Bescheid wissen, oder?

Tja – das Gegenteil ist der Fall. Über die Struktur all der vielen anderen Galaxien die wir fern im Universum beobachten können, wissen wir wesentlich besser Bescheid als über unsere eigene Milchstraße. Denn gerade weil wir mitten drin sind, ist es enorm schwer, einen vernünftigen Überblick zu bekommen. Wenn wir (was dank der Lichtverschmutzung immer seltener möglich ist) in einer dunklen Nacht am klaren Himmel nach oben blicken, dann sehen wir dort ein helles, weiß leuchtendes Band das sich über das gesamte Firmament erstreckt. Es sieht tatsächlich ein wenig “milchig” aus und der Name “Milchstraße” ist treffend gewählt. Aber über die Form lässt sich allein daraus wenig sagen.

So wie auf dieser Zeichnung aus dem Jahr 1881 erscheint uns die Milchstraße normalerweise am Himmel (Bild: Étienne Léopold Trouvelot, gemeinfrei)

So wie auf dieser Zeichnung aus dem Jahr 1881 erscheint uns die Milchstraße normalerweise am Himmel (Bild: Étienne Léopold Trouvelot, gemeinfrei)

Die historischen Versuche, die Form unserer Galaxie zu bestimmen sind äußerst interessant, aber zu zahlreich, um sie hier alle zu erklären. Aber wenn man die sichtbaren Sterne (und alle Sterne die wir von der Erde aus mit freiem Auge oder kleinen Teleskopen sehen können sind Teil unserer eigenen Galaxie) möglichst genau vermisst, also ihre Position und ihren Abstand zur Sonne bestimmt, bekommt man einen ersten Eindruck. Demnach ist unsere Milchstraße auf jeden Fall scheibenförmig und nicht zum Beispiel einfach eine große Kugel aus Sternen. Und wir befinden uns irgendwo am Rand dieser Scheibe und nicht irgendwo in der Mitte.

Das erklärt auch den Anblick der Milchstraße, den wir am Himmel sehen können. Wir können von unserer Position im äußeren Bereich der Scheibe aus Sternen in verschiedenen Richtungen schauen. Blicken wir weg vom Zentrum der Scheibe bzw nach “oben” oder “unten” aus der Scheibe hinaus, dann sind dort nur vergleichsweise wenig Sterne zu sehen. Beim Blick direkt in Richtung des Zentrums sind aber sehr viele Sterne zu sehen; so viele, das wir sie mit freiem Auge nicht mehr einzeln wahrnehmen können sondern nur noch ein weiß-leuchtendes Band sehen, das sich über den Himmel zieht. Das ist ungefähr so, als wenn man irgendwo in der Natur an einem Waldrand stehen würde: Schaut man mitten in den Wald hinein, sieht man irgendwann nur noch grün und keine einzelnen Bäume mehr. Beim Blick in die andere Richtung sieht man die einzelnen Bäume dagegen recht und hinter bzw. zwischen ihnen ist kein Wald mehr zu sehen.

Die Scheibe der Milchstraße ist groß: Von einem Ende zum anderen misst sie ungefähr 100.000 Lichtjahre; ist dabei aber nur 3000 Lichtjahre dick. Die Sonne ist ungefähr 28.000 Lichtjahre vom Zentrum entfernt. Wir wissen aus den Messungen außerdem, dass sich die Scheibe im Zentrum der Milchstraße etwas “aufwölbt”; dort befindet sich der “Bulge”, eine kugelförmige Region mit etwa 15.000 Lichtjahren Durchmesser.

Die grobe Form unserer Galaxie ist also eine Scheibe, mit einer Verdickung in der Mitte. Aber das ist noch nicht alles. Auch in der Scheibe sind die Sterne nicht gleichmäßig verteilt. Es gibt Regionen in denen sich mehr Sterne befinden und andere, in denen weniger zu sehen sind. Das sind die Spiralarme die wir vom Anblick so vieler anderer Galaxien am Himmel kennen. Die Spiralarme sind übrigens keine starren Strukturen so wie die Speichen eines Fahrrads. Es sind Bereiche, in denen mehr Sterne heller leuchten als anderswo und wo die Sterne im Allgemeinen auch jünger sind. Es sind Bereiche, in denen besonders viele Sterne entstehen und deswegen viel Licht ausgestrahlt wird. Die Sterne bewegen sich aber und sie bewegen sich aus den Regionen ihrer Geburt fort. Dafür entstehen aber wieder neue und nehmen quasi ihren Platz ein. Die Spiralarme sind dynamische Strukturen und die Sterne, von denen sie gebildet werden, ändern sich ständig. Die genaue Entstehung der Arme ist aber eine ziemlich knifflige Sache, die immer noch nicht komplett verstanden ist (und über die ich vielleicht auch mal an anderer Stelle mehr schreiben werde).

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Kommentare (30)

  1. #1 Mirko
    HH
    17. August 2015

    Dazu gleich mal eine Frage:
    Die Beobachtung in unserer unmittelbaren Nachbarschaft erfolgt ja quasi noch mit halbwegs gleicher Zeit. Also, das was wir sehen, ist das aktuelle Bild.
    Für die am weitest entfertliegenden Bereiche der Milchstrasse (100’000 – 28’000 Lichtjahre) sehen wir doch also ‘nur’ den Stand vor 70’000 Jahren? Bei einer Drehgeschwindigkeit von ca 1Mio km/h (glaub, das ist die Geschwindigkeit der Sonne um das Zentrum) ist das doch arg verzerrt und ein Foto von oben von allen Armen gleichzetig würde also noch ganz anders aussehen? Oder ist der Effekt nicht so stark oder schon eingerechnet?
    (Sorry, Frage vllt etwa konfus geschrieben. Ich hoffe, sie wird trotzdem deutlich 😉

  2. #2 Alderamin
    17. August 2015

    @Mirko

    Die Sonne braucht rund 230 Millionen Jahre für einen Umlauf um das Milchstraßenzentrum. In 70000 Jahren dreht sich die Milchstraße auf Höhe der Sonnenbahn nur um 0,11° (und sie rotiert nach außen hin über große Bereiche fast wie ein massives Rad, das deutet auf das Vorhandensein eines Halos aus dunkler Materie hin). Das ist nicht viel Verzerrung durch die Lichtlaufzeit. Eigentlich gar keine.

  3. #3 Mirko
    17. August 2015

    Danke.

  4. #4 Frantischek
    17. August 2015

    Laut Wikipedia braucht die Sonne für einen Umlauf ca. 240 millionen Jahre.
    Das sind ein paar tausend mal mehr als das Licht vom entferntesten Zipfel.
    Also glaub ich nicht dass es da zu nennenswerten “Verzerrungen” kommt.

  5. #5 Ollie
    17. August 2015

    Wer sich übrigens dafür interessiert wie versucht wird mit Hilfe von Messungen der Radial- und Eigengeschwindigkeiten von Sternen und Wolken die Spiralstruktur der Milchstraße zu rekonstruieren, dem seien diese Seiten ans Herz gelegt.

    http://handprint.com/ASTRO/galaxy.html

    http://galaxymap.org/drupal/blog/1

  6. #6 Till
    Dresden
    17. August 2015

    +1 für den Artikel über die Entstehung von Spiralgalaxien. Das wollte ich schon immer gerne weisen.

  7. #7 Till
    Dresden
    17. August 2015

    Ich nehme ein weisen und gebe ein wissen.
    Blöde Autokorrektur

  8. #8 Hybi
    Boppard
    17. August 2015

    Hallo,
    vermisste habe ich in dem Artikel den Hinweis, dass wir durch das Zentrum der Milchstraße nicht hindurch sehen können, sodass sich für uns dahinter ein toter Winkel ergibt, über den wir gar nichts sagen können.
    Oder gibt es einen Spektralbereich, in dem wir durch die dichte Ansammlung von Sternen, Gas und Staub wenigstens ansatzweise doch etwas sehen können? Täte mich wundern, aber ich lasse mich gerne belehren.

    Freundliche Grüße
    Hybi

  9. #9 Samira
    17. August 2015

    ” Es wäre nett, wenn wir einfach mal ein Teleskop ein paar tausend Lichtjahre aus der Ebene der Milchstraße hinaus schicken könnten um ohne Hindernisse auf sie schauen zu können. Aber das geht natürlich nicht.”

    Ich meine, klar es würde eine ganz Zeit lang dauern und am Ende ist vielleicht keiner mehr da um die Ergebnisse zu sehen, aber per se unmöglich ist es nicht.

  10. #10 bikerdet
    17. August 2015

    @ Hybi :
    In erster Linie natürlich das Infrarot. Damit hat man nicht nur die entstehendne Sonnen im Orionnebel gefunden, sondern auch Sonnen und Staubwolken die sich um das BlackHole im Milchstraßenzentrum bewegen.

  11. #11 Alderamin
    17. August 2015

    @Hybi, bikerdet

    Und natürlich im Radiobereich, da ist die Milchstraße komplett zu überblicken. Man kann darin ja auch die Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße beobachten. Sagittarius A* wurde als Radioquelle entdeckt.

    Das Problem ist, dass man im Radiobereich keine Cepheiden hat, mit denen man leicht Entfernungen messen kann. Deswegen streiten die Gelehrten auch noch, wie viele Spiralarme die Milchstraße denn nun wirklich hat.

  12. #12 PDP10
    17. August 2015

    @Samira:

    “Ich meine, klar es würde eine ganz Zeit lang dauern und am Ende ist vielleicht keiner mehr da um die Ergebnisse zu sehen, aber per se unmöglich ist es nicht.”

    “Eine ganze Zeit” ist in dem Fall eine Menge Zeit.

    Kleines Rechenbeispiel:

    Die Sonde New Horizons, die grade am Pluto vorbeigeflogen ist, bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 14,5 km/s. Wenn ich richtig rechne bedeutet das, dass die kleine für die Entfernung von einem Lichtjahr mal eben 20.000 Jahre braucht.

    Um unsere Milchstrasse von oben sehen zu können würde man aber mindestens so um die 10.000 Lichtjahre aus der Ebene der Milchstrasse heraus fliegen wollen.

    Macht eine Reisezeit von schlappen 200 Millionen Jahren …

    Entschuldige, dass ich dich so enttäuschen muss 😉

  13. #13 Samira
    18. August 2015

    @PDP10

    Stimmt schon. Aber wir könnten auch schnellere Raumfahrzeuge bauen. Das ist nur eine Geldfrage. Kein Land auf der Welt ist bereit 100 Billionen Euro (oder so) auszugeben um eine Sonde zu bauen die auf annähernd c kommt. Verständlicherweise.

  14. #14 Stefan
    18. August 2015

    @Samira: Also wir sollten mal froh sein, wenn wir 10 % der Lichtgeschwindigkeit erreichen. Das wäre schon ein unglaublich revolutionärer Fortschritt. Es ist keine Antriebstechnik auch nur theoretisch bekannt, die wirklich knapp Lichtgeschwindigkeit erreichen könnte – wenn wir mal Hirngespinste wie Exotische Materie mit negativer Energiedichte und damit Warp-Felder und ähnlichen Schmafu beiseite lassen, die nur eine mathematische Spielerei sind und nichts mit der physikalischen Welt zu tun haben. Für mehr als 20 % der Lichtgeschwindigkeit (die könnten wir vielleicht mit nuclear pulse propulsion schaffen), bräuchte es wohl große Mengen Antimaterie – wie wir die, im großen Stil und vor allem in relativ kurzer Zeit herstellen wollen … auch davon haben wir noch keine Ahnung.

    Aber angenommen, wir finden einen Zauberstab und erschaffen so einen Antrieb mit einem hohen Prozentsatz der Lichtgeschwindigkeit. Angenommen wir wüssten wie man so einen Satelliten davor schützen können, von Staubteilchen getroffen zu werden, die die Wirkung von Atombomben hätten, und vor der Strahlung der Sterne, auf die der Satellit sich mit fast Lichtgeschwindigkeit zubewegt und die stark blau verschoben ist und wohl alles zerstören würde.

    Angenommen wir schaffen 90 % von der Lichtgeschwindigkeit, dann sind es für den Satelliten trotzdem noch paar 1.000e Jahre, die er reist. Und erst bei 99,9998 % sind es rund 20 Jahre.

    Selbst 20 Jahre sind für einen Satelliten kein Lerchalschaß (wie wir in Wien sagen würden) und es bestehen – mal abgesehen von den Staubteilchen und Strahlung – gute Chancen, dass es enen technischen Defekt gibt (dann wären 100 Billionen Euro einfachweg). Woher wir die Energie nehmen, für diese Mission, weil mit der Geschwindigkeit steigt ja auch die Masse enorm zunimmt, bleibt rätselhaft.

    Und normalerweise verteidige ich Wissenschaft ja wie ein Löwe, vor Leuten die argumentieren, dass soviel Geld ausgegeben wird für Wissenschaft, während gleichzeitig Kinder verhungern. Wenn aber nun wer 100 Billionen Euro für sowas ausgibt, werde ich ebenso argumentieren. 😉

  15. #15 Stefan
    18. August 2015

    Dieses Reisen ist wohl so aufwändig, dass man bevor man sowas macht, vielmehr andere Methoden forciert – im Fall der Milchstraße, bessere Beobachtungsgeräte, neue Beobachtungsmethoden entwickelt.

    Wir werden uns wohl damit abfinden müssen, dass, wenn wir interstellar reisen, in unserer Nachbarschaft bleiben werden. Zu aufwändig, zu kostenintensiv, zu uneffektiv ist dieses Reisen. Und wenn wir davon ausgehen, dass es mehr als eine Zivilisation in unserer Galaxie gibt, die zumindest das Potential hat interstellar zu reisen, dann ist interstellares Reisen wohl schwerer als wir vermuten. Denn Angesichts der Zeitmaßstäbe über hunderte Millionen Jahre, hätte schon eine interstellar reisende Zivilisation ausgereicht, um die Milchstraße zu kolonialisieren – wenn interstellares Reisen einfach wäre.

    Aber gut möglich, dass die Entwicklung hin zu einer intelligenten Zivilisation tatsächlich so schwierig ist (Rare Earth), dass es solche Zivilisationen nur alle paar Galaxien gibt. Wenn wir uns weiter überlegen, dass auch interstellare Kommunikation sehr schnall an ihre Grenzen stößt, sind wir – selbst wenn es noch eine Handvoll andere Zivilisationen in unserer Milchstraße gibt – vor allem eines: Einsam in der Milchstraße. :-( 😉

  16. #16 phunc
    18. August 2015

    @Samira

    Aber dann müssen die Aufnahmen auch noch zurück geschickt werden.

    Schneller kann man immer bauen. Es ergeben sich aber zwei viel wichtigere Fragen:

    – wie könnte man überhaupt ein solches Raumfahrzeug verfolgen bzw sicherstellen ob es überhaupt angekommen ist?

    – wer garantiert, dass nach so langer Zeit (und seien es auch nur 100-1000 Jahre (mit super-duper Technologie), dass sich noch jmd an dieses Projekt erinnert, geschweige denn auf unserem Planeten dann überhaupt die Technologie vorhanden ist die Aufnahmen zu empfangen?

  17. #17 Hans
    18. August 2015

    Also bezüglich neuer Beobachtungsinstrumente, etc… Ich denke mal, dass die Ergebniskataloge der Gaia-Mission einiges an Daten liefern werden, aus denen sich dann auch neue Erkenntnisse über die Form der Milchstrasse ergeben werden.
    Und wenn man damit auch nicht mehr auskommt, wird man irgendwann wohl doch Satellitengestütze Interferrometer bauen müssen, um Basislängen zu erreichen, die auf der Erde nicht machbar sind. An Formationsflügen von mehreren Satelliten wird ja schon eifrig geforscht. Wenn man die im Griff hat, (was bei einigen US-Institutionen vermutlich jetzt schon der Fall ist) kann man 2 Satelliten um 180 Grad versetzt (oder 3 um 120 Grad versetzt) auf MEO-Bahnen oder noch höher um die Erde kreisen lassen, um die Galaxis erneut in 3D zu vemessen. Und wenn das immer noch nicht ausreicht, dann schickt man je einen in den L1 und den L2. – Es dürfte zwar eine Herausforderung sein, deren Daten zu synchronisieren, aber für die Probleme wird man sicher auch Lösungen finden.

  18. #18 Trottelreiner
    18. August 2015

    Was wäre eigentlich mit Gravitationslinsen? Die Milchstraße ist ja von einem Halo umgeben, das einige recht massive Objekte wie Kugelsternhaufen enthält. Wenn diese elektromagnetische Strahlung aus den vom Bulge verdeckten Bereichen entsprechend ablenken hätte man vielleicht keine Sonde, aber einen netten Spiegel jenseits der Milchstraßenebene und könnte die entsprechenden Daten auch mit der “direkten Sicht” abgleichen. Man könnte esd auch mit einem OTH-Radar vergleichen.
    Oder ist der Effekt zu klein?

    Zur Frage des Geldes für wissenschaftliche Großprojekte, wenn man das Ganze keynesianisch sieht wäre dies ein recht netter Stimulus, um die Wirtschaft anzutreiben.
    Nun ist Keynes ja in D ein bißchen aus der Mode gekommen, aber die größten Kritiker hängen häufiger der
    Trickle-down-Theorie an, und da Wissenschaftler im Gegensatz zu Milliardären eher ortsgebunden sind…

    Ja, “nenne mir deine Politik, und ich nenne dir die ökonomische Theorie die du brauchst” ist ein Mantra von mir, warum die Frage?

  19. #19 Alderamin
    18. August 2015

    @Trottelreiner

    Was wäre eigentlich mit Gravitationslinsen? Die Milchstraße ist ja von einem Halo umgeben, das einige recht massive Objekte wie Kugelsternhaufen enthält. Wenn diese elektromagnetische Strahlung aus den vom Bulge verdeckten Bereichen entsprechend ablenken hätte man vielleicht keine Sonde, aber einen netten Spiegel jenseits der Milchstraßenebene

    Die Ablenkung von Licht um eine Masse herum ist minimal, man kann damit im wesentlichen Objekte vergrößert sehen, die sehr weit entfernt hinter einer ebenfalls weit entfernten großen Masse liegen (z.B. Galaxien hinter anderen Galaxien, Sterne hinter Vordergrundsternen oder Planeten). Um die Ecke gucken geht damit nicht.

  20. #20 Trottelreiner
    19. August 2015

    @Alderamin:
    Naja, “Gravitationslinse” war vielleicht auch der falsche Begriff, ich meinte mich nur an irgendeine populärwissenschaftliche Darstellung zu erinnern, daß man auf einem Neutronenstern seinen eigenen Rücken sehen könnte. Zumindest scheinen die Dinger lokal das Licht ordentlich abzulenken, so daß man mehr als 50% der Oberfläche sehen kann.

    Wahrscheinlich ist diese Ablenkung aber nur relativ nahe beim Neutronenstern stark genug, und der Betrag der abgelenkten Strahlung wäre sehr gering.

    Sorry, idle musings of a biologist…

  21. #21 Alderamin
    19. August 2015

    @Trottelreiner

    Wahrscheinlich ist diese Ablenkung aber nur relativ nahe beim Neutronenstern stark genug, und der Betrag der abgelenkten Strahlung wäre sehr gering.

    Ja, direkt am Rande eines Neutronensterns (oder Schwarzen Lochs) wird das Licht ganz gewaltig umgelenkt, aber aus der großen Entfernung von hier bis zu einem Punkt weit oberhalb der Milchstraßenebene ist dieser Bereich unmöglich aufzulösen, er bleibt ein Punkt. Und was immer darin zu sehen sein würde, wir könnten das Bild nicht so weit vergrößern, dann man es sehen könnte. Da müsste man sich schon ganz in die Nähe eines solchen Neutronensterns begeben (und dort könnte man sich dann auch einfach umdrehen, wenn man die Form der Milchstraße sehen wollte…)

    Sorry, idle musings of a biologist…

    Fragen kostet ja nix und Querdenken lohnt immer. Liefert die besten Ideen.

  22. #22 Trottelreiner
    19. August 2015

    @Alderamin:
    Naja, räumlich auflösen müssten wir sie vielleicht gar nicht. Wenn Pulsarsignal 1 und Pulsarsignal 2 bei uns ungefähr gleichzeitig ankämen, aber beim Umweg über einen entsprechenden Neutronenstern Pulsarsignal 1 eher ankommt als Pulsarsignal 2 ließe sich schon etwas über die räumliche Anordnung der Quellen sagen. Auch wenn es schon ziemlich starke Signale sein müßten, und “eher” in diesem Fall immer noch einige Jahrhunderte bedeuten könnte, es wären immerhin keine Jahrtausende.

    Wenn ich mir das so recht überlege müßte es gar kein Gravitationsfeld sein, ein Radiostrahlung z.T. reflektierende astronomischer Nebel ginge wohl auch.

  23. #23 Alderamin
    19. August 2015

    @Trottelreiner

    Wenn Pulsarsignal 1 und Pulsarsignal 2 bei uns ungefähr gleichzeitig ankämen, aber beim Umweg über einen entsprechenden Neutronenstern Pulsarsignal 1 eher ankommt als Pulsarsignal 2 ließe sich schon etwas über die räumliche Anordnung der Quellen sagen.

    Meinst Du zwei verschiedene Pulsar in der Milchstraße, deren Strahlung an einem Neutornenstern oberhalb der Milchstraße zu uns umgelenkt wird?

    Mal abgesehen davon, dass Pulsare ihre Pulse mit hundertstel Sekunden Abstand produzieren und die Laufzeitunterschiede zwischen verschiedenen Punkten der Milchstraße in die zehntausenden Jahre gehen und somit Laufzeitunterschiede in den auf der Erde empfangenen Pulsen nicht heraus zu lesen wären: das zu uns reflektierte Signal wäre viel zu schwach und da würden sich so viele Quelle mischen, dass da nicht viel herauszulesen wäre, wenn man es empfangen könnte.

    So was ähnliches gibt es aber tatsächlich. Es wurde letztes Jahr eine Supernova in einer Galaxie entdeckt, die durch eine davor liegende andere Galaxie vierfach am Himmel zu sehen ist (ein sogenanntes “Einstein-Kreuz”). Drei der Bilder der Galaxie zeigen die Supernova schon, bei einem wartet man noch darauf (es soll wohl demnächst erscheinen, nach den aus der Geometrie berechneten Laufzeiten). Aber das ist jeweils das selbe Objekt. Und man sieht ohnehin die ganze gelinste Galaxie, nur verzerrt, aber dafür heller, als ohne Gravitationslinse.

    Wenn ich mir das so recht überlege müßte es gar kein Gravitationsfeld sein, ein Radiostrahlung z.T. reflektierende astronomischer Nebel ginge wohl auch.

    Wäre dann aber eher sehr diffus reflektiert (so wie Wolken nachts das Licht einer darunter liegenden Stadt reflektieren). Da würde man nichts daraus erkennen können. Außerhalb der Milchstraße (in ihrer Nähe) gibt’s aber auch kein Gas, und das reflektierte Licht / Radiostrahlung wäre wieder viel zu schwach, um hier nachgewiesen zu werden. Was man aber öfters beobachtet hat, sind Lichtechos um Novae oder Supernovae, wo der explodierte Stern das direkt umliegende Gas beleuchtet. Man kann sehen, wie sich die Lichtfront in dem Nebel um den Stern herum ausbreitet und somit die Gaswolke gewissermaßen schalenartig durchleuchtet.

  24. #24 Trottelreiner
    19. August 2015

    @Alderamin:

    Meinst Du zwei verschiedene Pulsar in der Milchstraße, deren Strahlung an einem Neutronenstern oberhalb der Milchstraße zu uns umgelenkt wird?

    Ja, wobei ich auch an Supernovae und ähnliches gedacht hätte.

    Ein Vorteil bei Pulsaren wäre, daß diese kontinuierlich senden und sich im Laufe der Zeit eine Verlängerung der Rotationsperiode einstellt, die AFAIK halbwegs regelmäßig ist. Wenn man dann einen geringen Unterschied in der Periode zwischen dem direkt angekommenen und dem abgelenkten Signal nachweisen könnte, ließe sich daraus vielleicht auf die Zeit, die beide Signale unterwegs waren schließen. Das dürfte allerdings auch die Identifizierung der Pulsare in der abgelenkten Strahlung schwierig machen.

  25. #25 phunc
    25. August 2015

    Ich hab noch zwei Fragen zu unserer Position in der Galaxie und was daraus für unsere Beobachtungen resultiert:

    1) Wenn ich mir die Draufsicht anschaue, dann befinden wir uns ja etwa auf halbem Weg zum Zentrum. Wenn wir somit auf das Zentrum schauen, sehen wir zum einen das breite Band, aber dazwischen liegen ja eventuell noch 3-4 Spiralarme. Das alles liegt räumlich hintereinander, aber aus unserer Perspektive liegt alles übereinander weil wir uns in der Ebene selbst befinden. Da kann sich theoretisch eine ganze Menge überlagern oder sich irgendwie überdecken – wir können also nicht nur nicht hinter das Zentrum blicken, sondern sehen alles was zwischen uns und dem Zentrum liegt vermutlich auch nicht so super gut. Wie lässt sich denn unterscheiden, was räumlich wie genau vorliegt? Hier noch eine andere Aufnahme:

    https://en.wikipedia.org/wiki/File:ESO-VLT-Laser-phot-33a-07.jpg

    Man sieht ja nicht nur die Galaxiescheibe sondern auch oberhalb/unterhalb eine Menge Objekte. Sind diese Lichtpunkte ebenfalls Teil unserer Galaxie? Oder sind das größtenteils Objekte anderer Systeme? Wie hat man da jemals rausgefunden was wohin gehört, ob es Teil der Milchstraße ist oder was anderes, usw? Dass man es gemacht hat, ist mir bewusst, mich interessiert mehr die Methodik dahinter und würde gern mehr darüber lesen.

    2) Sehen wir eigentlich auch ein schwaches Band in der entgegengesetzten Richtung? In der Ebene “hinter uns” also räumlich gesehen weiter vom Zentrum entfernt als wir es sind, gibt es doch auch noch Spiralarme? Müsste sich diese Anhäufung nicht auch vom restlichen Himmel abheben, wenn vllt auch nicht so gut wie der Bereich zum Zentrum hin? Besonders hier stellt sich die Frage der Abgrenzung. Wie weiß man wo die letzten Sterne der Milchstraße sind, also wo die Galaxie aufhört, und wo quasi nach einer gefühlten Ewigkeit an Nichts wieder etwas kommt?

    Die Fragestellungen sind etwas naiv, aber aus der Sicht eines Steinzeitmenschen: man schaut hoch und alles ist einfach da. Erst später hat man heraus gefunden dass unterschiedliche Objekte unterschiedlich weit entfernt sind. Ich bin mit dem Wissen aufgewachsen, dass es eben so ist, aber wie hat man dieses Wissen überhaupt erhalten?

    Und dahingehend noch eine kleine dritte Frage: wenn man weiß welche Objekte zur Milchstraße gehören und welche nicht, so müsste es doch sicher bearbeitete Aufnahmen geben, auf denen tatsächlich nur zu sehen ist, was zu unserer Galaxie gehört?

  26. #26 Alderamin
    25. August 2015

    @phunc

    wir können also nicht nur nicht hinter das Zentrum blicken, sondern sehen alles was zwischen uns und dem Zentrum liegt vermutlich auch nicht so super gut.

    Richtig, vor allem dunkler Staub nimmt uns die Sicht. Den sieht man auch schön auf dem von Dir verlinkten Bild.

    Wie lässt sich denn unterscheiden, was räumlich wie genau vorliegt?

    Im Infraroten und Radiobereich kann man durch den Staub hindurch blicken. Außerdem gibt’s ein paar Lücken in den Staubwolken. Man kann ein bisschen vom Bulge der Milchstraße sehen (man sieht die Verdickung mittig auf Deinem Bild) und ein Stück eines inneren Spiralarms. Durch den nächsten Spiralarm kann man, glaube ich, noch gut hindurch sehen, insbesondere schräg aus der Milchstraßenebene hinaus. Es gab vor einem Jahr mal in Sky & Telescope eine Artikelserie, da wurde genau erklärt, welche sichtbaren Teile der Milchstraße wo zu verorten sind, aber die Details sind mir entfallen.

    Man sieht ja nicht nur die Galaxiescheibe sondern auch oberhalb/unterhalb eine Menge Objekte. Sind diese Lichtpunkte ebenfalls Teil unserer Galaxie?

    Auf dem Foto sind nur Milchstraßenobjekte zu sehen. Mit bloßem Auge sieht man außerhalb der Milchstraße allenfalls die Andromeda-Galaxie, die Magellanschen Wolken, die Triangulumgalaxie und es gibt Leute, die unter idealen Bedingungen M81 im Großen Bären gesehen haben wollen. Ansonsten noch ein paar Kugelsternhaufen, die aber zur Milchstraße gehören.

    Was ansonsten stark abseits der Ebene liegt, ist halt entsprechend nahe. Helle Einzelsterne sieht man eh nur bis ca. 1000 Lichtjahre, Deneb ist einer der fernsten unter ihnen. Die meisten Sterne sind viel leuchtschwächer. 80% sind rote Zwerge. Der nächste Rote Zwerg und nächste Stern überhaupt ist Proxima Centauri, und selbst für den braucht man ein Teleskop.

    Wie hat man da jemals rausgefunden was wohin gehört, ob es Teil der Milchstraße ist oder was anderes, usw?

    Im näheren Umfeld der Milchstraße misst man Entfernungen mit Hilfe von veränderlichen Sternen, Cepheiden oder RR-Lyrae-Sterne (letztere in Kugelhaufen, da gibt’s keine Cepheiden, die werden nicht so alt). Das sind Sterne, deren Pulsationsdauer mit der Leuchtkraft korreliert. Wenn man die Pulsationsdauer misst, weiß man, wie hell der Stern leuchtet. Vergleicht man diese Helligkeit mit der beobachteten (und zieht man den Effekt von Staub ab, der das Licht röter werden lässt), dann kann man die Entfernung des Sterns berechnen.

    2) Sehen wir eigentlich auch ein schwaches Band in der entgegengesetzten Richtung? In der Ebene “hinter uns” also räumlich gesehen weiter vom Zentrum entfernt als wir es sind, gibt es doch auch noch Spiralarme?

    Na klar, das ist die Richtung zum Schwan. Da sieht’s so aus (unten links die Andromeda-Galaxie). Hier gibt es eine Übersicht über die Spiralarme, die nach den Sternbildern benannt sind, in denen sie liegen (Cygnus=Schwan, Sagittarius=Schütze, Scutum=Schild, Carina=Schiffskiel).

    Besonders hier stellt sich die Frage der Abgrenzung. Wie weiß man wo die letzten Sterne der Milchstraße sind, also wo die Galaxie aufhört, und wo quasi nach einer gefühlten Ewigkeit an Nichts wieder etwas kommt?

    Es gibt nur sehr wenige Einzelsterne abseits der Milchstraße, die wurden vermutlich aus dieser herausgeschleudert oder verblieben als Reste von der Milchstraße verschluckter Zwerggalaxien (dann bewegen sie sich als Gruppe). Es ist aber überhaupt schwer, solche Sterne zu finden. Außerhalb der Milchstraße (und in ihr) findet man ansonsten die Kugelsternhaufen, die einen Halo um die Milchstraße bilden und sie umkreisen. Zu den Magellanschen Wolken, den näcshten großen Zwerggalaxien, ist es dann schon anderthalb Milchstraßendurchmesser, und dann kommt fast nichts mehr bis zur Andromeda- und Triangulum-Galaxie bei 2,5 Millionen Lichtjahren (25 Milchstraßen-Durchmesser; ich hab’ jetzt nicht die Abstände diverser entdeckter Zwerggalaxien im Kopf, die zum Teil noch näher sind). Diese Systeme sind jedenfalls alle ziemlich kompakt und realtiv scharf begrenzt. Der intergalaktische Raum dazwischen ist sehr leer.

    wenn man weiß welche Objekte zur Milchstraße gehören und welche nicht, so müsste es doch sicher bearbeitete Aufnahmen geben, auf denen tatsächlich nur zu sehen ist, was zu unserer Galaxie gehört?

    Auf Weitwinkelaufnahmen sieht man, wie gesagt, bis auf die genannten Nachbargalaxien (die auch nicht immer mit im Bild sind) nur Objekte der Milchstraße, da muss man gar nichts editieren, weil da draußen nicht viel (helles) ist. Es ist hingegen kaum möglich, ein Sternfeld aufzunehmen, wo keine Objekte der Milchstraße drauf sind. Bei den Hubble-Deep-Fields wurde zumindest erreicht, mehr Galaxien als Vordergrundsterne aufzunehmen. Dafür wählte man winzige Bildausschnitte, fast senkrecht aus der Milchstraße heraus aufgenommen.

  27. #27 phunc
    25. August 2015

    @Alderamin

    Danke für die ausführliche Antwort!

    Kann man denn etwas über die Sternendichte/Häufigkeit in der Ebene sagen, trotz des Staubs – im Vgl zu den Bereichen die nicht in der Scheibe liegen?

    Wenn ich mir als absoluter Laie die ESO-VLT Aufnahme anschaue, dann würde ich jetzt (basierend auf deiner Erklärung, dass alle Lichtpunkte zu unserer Galaxie gehören) mutmaßen, dass unsere Galaxie gar keine Scheibenform hat, weil man zumindest den Eindruck hat, dass überall um das Zentrum herum eine Gleichverteilung vorliegt. Sprich unsere Galaxie müsste eher wie eine Kugel aussehen – lediglich die Staubansammlungen befinden sich in einer Scheibe. Und wir befinden uns eben zufällig innerhalb der Staubebene. Würden wir uns senkrecht dazu befinden, würden wir die Staubebene von oben sehen und würden daraus schließen, dass wir uns in einer Staubkugel befinden?

  28. #28 Alderamin
    25. August 2015

    @phunc

    Wenn ich mir als absoluter Laie die ESO-VLT Aufnahme anschaue, dann würde ich jetzt (basierend auf deiner Erklärung, dass alle Lichtpunkte zu unserer Galaxie gehören) mutmaßen, dass unsere Galaxie gar keine Scheibenform hat, weil man zumindest den Eindruck hat, dass überall um das Zentrum herum eine Gleichverteilung vorliegt. Sprich unsere Galaxie müsste eher wie eine Kugel aussehen

    Das ist eben der “Bulge” (gibt’s anscheinend kein deutsches Wort für), und der hat die Form eines US-Footballs (langgezogen, da die Milchstraße eine Balkenspirale ist). Hier eine Präsentation dazu mit ein paar Bildern und Grafiken am Anfang. Vorsicht, groß!

    In der Gegenrichtung, siehe das Bild aus dem Schwan in meinem letzten Post, gibt’s die Verdickung nicht.

    Und wir befinden uns eben zufällig innerhalb der Staubebene.

    Nicht zufällig. Die Sonne ist da, wo auch die anderen Sterne sind. Und die machen den Dreck.

    Würden wir uns senkrecht dazu befinden, würden wir die Staubebene von oben sehen und würden daraus schließen, dass wir uns in einer Staubkugel befinden?

    Nö, wenn wir von oben auf die Milchstraße schauen würden, fiele der Staub kaum auf, weil die Sterne nur durch eine dünne Schicht davon nach “oben” und “unten” scheinen müssten, der Staub ist ja auch nur in der Scheibe konzentriert. Das sähe in etwa so aus. Allerdings mit langgezogenem Bulge, wie in der Grafik oben im Artikel.

  29. #29 phunc
    25. August 2015

    Ok, das muss ich alles erstmal verarbeiten. Danke nochmal!

  30. […] Wenn es aber um die Milchstraße als Ganzes geht, dann wird es kompliziert. Zum Beispiel was die Frage nach ihrer Form angeht. Andere Galaxien sind so weit entfernt, das wir sie in ihrer Gesamtheit im Teleskop sehen […]