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Sternengeschichten Folge 287: Der Virgo-Galaxienhaufen

Im März des Jahres 1781 trug der französische Astronom Charles Messier einen neuen Nebel in seinen Katalog ein. Es war die Nummer 91 und entdeckt hatte man das Objekt im Sternbild Jungfrau. Messier schrieb dazu: “Das Sternbild Jungfrau und speziell sein nördlicher Teil ist eines der Sternbilder, das die meisten Nebel enthält. Der Katalog nennt 13, die bestimmt wurden (…) All diese Nebel scheinen keine Sterne zu enthalten und sind bei gutem Wetter während des Meridiandurchgangs sichtbar.”

Was das für “Nebel” waren, die Messier in seinem Katalog aufgelistet hatte, wusste man damals noch nicht so genau. Messier selbst war an den Nebeln auch nicht direkt interessiert. Er war auf der Suche nach Kometen. Und um nicht fälschlicherweise irgendwelche anderen Objekten mit den im Teleskop leicht verschwommen und neblig erscheinenden Kometen zu verwechseln, legte er einen Katalog an, in dem er alles am Himmel eintrug, was so ähnlich aussah wie ein Komet, aber kein Komet war. Über diesen heute berühmten “Messier-Katalog” hab ich schon in Folge 128 der Sternengeschichten ausführlich gesprochen. Heute soll es darum gehen, was Messier da genau beobachtet hatte.

Viele der Objekte seines Katalogs waren keine “Nebel” sondern Galaxien. Das weiß man aber erst seit den 1920er Jahren. Bis dahin gingen noch viele Astronomen davon aus, dass das gesamte Universum nur aus den Sternen der Milchstraße besteht. Darüber hinaus sollte es nichts geben und die “Nebel” die am Himmel gesehen werden konnte, wären nichts anderes als Gaswolken zwischen den Sternen oder kleine Sternhaufen. Aber ein paar waren auch der Meinung, diese “Nebel” wären selbst Galaxien wie die Milchstraße, die aus Milliarden Sternen bestehen und uns nur als Nebel erscheinen, weil sie so unvorstellbar weit entfernt sind. Die Geschichte dieser “großen Debatte” habe ich ausführlich in Folge 49 der Sternengeschichten erzählt.

Der Virgo-Haufen (die dunklen Flecke sind Vordergrundsterne, die aus der Aufnahme entfernt wurden) (Bild: Chris Mihos (Case Western Reserve University)/ESO)

Der Virgo-Haufen (die dunklen Flecke sind Vordergrundsterne, die aus der Aufnahme entfernt wurden) (Bild: Chris Mihos (Case Western Reserve University)/ESO)

Die Vertreter der zweiten Hypothese hatten jedenfalls recht. Der Himmel war voller ferner Galaxien und Messier hatte viele davon in seinem Katalog der Nebel aufgelistet. Und im Sternbild Jungfrau, auf lateinisch “Virgo”, gab es eine deutliche Häufung dieser Galaxien. Heute wissen wir, dass das kein Zufall ist, sondern es sich tatsächlich um einen Galaxienhaufen handelt. So wie Sterne sich aufgrund der wechselseitig aufeinander ausgeübten Gravitationskraft zu Galaxien zusammenfinden, können viele Galaxien gemeinsam einen Galaxienhaufen bilden. Beim Virgo-Galaxienhaufen sind das um die 1500 Galaxien. Der ganze Haufen ist etwa 54 Millionen Lichtjahre von der Milchstraße entfernt. Beziehungsweise gilt das für das Zentrum des Haufens; insgesamt hat das Ding eine Ausdehnung von 9 Millionen Lichtjahren. Könnten wir den gesamten Haufen mit freiem Auge am Himmel sehen, dann würde er 16 Mal so groß wie der Vollmond erscheinen!

Aber die Galaxien des Virgo-Haufens leuchten viel zu schwach als das wir sie ohne Teleskope sehen können. Und den Haufen darf man sich auch nicht wie einen “Haufen” vorstellen, den wir aus dem Alltag kennen. Es sind ja immer noch Galaxien, die sich da zusammengefunden haben. Also Objekte die hunderttausende Lichtjahre groß sind und zwischen denen Millionen Lichtjahre leerer Weltraum liegen. Im Virgo-Haufen findet man die beiden typischen Galaxienarten, also Spiralgalaxien, so wie unsere Milchstraße und elliptische Galaxien, die im wesentlichen gigantische kugelförmige Ansammlungen von Sternen sind. All diese Galaxien beeinflussen sich gegenseitig mit ihrer Gravitationskraft. Das führt zum Beispiel dazu, dass man im Zentrum des Virgo-Haufens kaum Spiralgalaxien beobachtet. Dort sind die wirkenden Gravitationskräfte sehr stark; die anderen Galaxien ziehen quasi an den Spiralarmen der Spiralagalaxien, so dass sie sich auflösen und die Spiralstruktur verschwindet.

Im Zentrum findet man daher hauptsächlich riesige elliptische Galaxien. Auch sie wurden schon von Charles Messier in seinem Katalog aufgelistet und tragen die Bezeichnungen M49, M60 und M87. Am größten davon ist M87: Innerhalb eines Radius von knapp 100.000 Lichtjahren, was dem Durchmesser unserer eigenen Milchstraße entspricht, findet man in M87 gewaltige 2 bis 3 Billionen Sterne (also hundert Mal mehr als in unserer Milchstraße). M87 ist wirklich ein gewaltiges Sternensystem. Unsere Milchstraße ist zum Beispiel von ungefähr 200 Kugelsternhaufen umgeben. M87 hat mehr als 10.000 solcher Haufen gravitativ an sich gebunden. Im Zentrum von M87 sitzt ein supermassereiches schwarzes Loch das fast sieben Milliarden mal so viel Masse hat wie unsere Sonne. Würde man dieses Ding ins Zentrum unseres Sonnensystems setzen, dann würde es bis weit über die Bahn des Pluto hinausreichen! In der Umgebung findet man jede Menge Gas und Staub die mit Geschwindigkeiten von bis zu 1000 Kilometern pro Sekunde um das Loch herum kreisen und dann hinein fallen. Bei diesem wilden Ritt wird das Material stark aufgeheizt und beginnt, Strahlung abzugeben. Die Radiostrahlung die aus der Umgebung des schwarzen Lochs von M87 kommt, hat man schon 1947 registriert, als die Radioastronomie noch ganz am Anfang stand. Ein Teil des Materials, das um das schwarze Loch kreist, wird wieder weit hinaus in die äußeren Bereiche der Galaxie geschleudert; man hat Überreste dieses Materials noch in Entfernungen von 250.000 Lichtjahren gefunden.

M87 ist also ein würdiges Objekt um sich im Zentrum eines Galaxienhaufens wie dem Virgo-Haufen zu befinden. Aber trotzdem nimmt M87 nicht die dominante Rolle ein, die etwa die Sonne in unserem Sonnensystem hat. Ein Galaxienhaufen funktioniert nicht wie ein Planetensystem, bei der sich alles um ein zentrales Objekt dreht. Das geht nur, wenn ein Objekt – wie eben die Sonne – deutlich massereicher ist als alle anderen und der Rest – die Planeten – sich relativ nahe befinden. Die Galaxien in einem Galaxienhaufen haben zwar auch unterschiedliche Massen; die Unterschiede sind aber nicht so groß wie die zwischen der Sonne und den Planeten. Und die Abstände zwischen den Galaxien sind im Vergleich viel, viel größer als die im Sonnensystem. Ein Galaxienhaufen wie der Virgo-Haufen gliedert sich daher in mehrere Unterhaufen. Jede der drei großen elliptischen Galaxien in der Zentralregion des Virgo-Haufens stellt das Zentrum eines eigenen Unterhaufens dar. Der um M87 wird – wenig originell – “Haufen A” genannt und zerfällt selbst wieder in zwei Unter-Unterhaufen. Um all diese kleinen Haufen herum versammeln sich die außen liegenden Spiralgalaxien, die selbst wieder eigenen Gruppen bilden.

M87, gesehen vom Hubble-Teleskop. Man erkennt Material, das aus dem Zentrum hinaus geschleudert wird (Bild: NASA)

M87, gesehen vom Hubble-Teleskop. Man erkennt Material, das aus dem Zentrum hinaus geschleudert wird (Bild: NASA)

Und alle zusammen bilden den Virgo-Galaxienhaufen. Jede Galaxie bewegt sich auf ihre eigene Art, in ihre eigene Richtung und mit ihrer eigenen Geschwindigkeit. Nur die Gravitationskraft der gesamten im Virgo-Haufen versammelten Masse hindert die einzelnen Galaxien, einfach auseinander zu fliegen. Interessanterweise sind die beobachteten Geschwindigkeiten der Galaxien viel zu schnell. Bestimmt man die Helligkeit der Galaxien und berechnet daraus die Anzahl der Sterne aus der sie bestehen müssen und daraus wieder die Masse, die nötig ist, um so viele Sterne zu bilden, kann man so die Gesamtmasse des Virgo-Haufens bestimmen. Die Gesamtmasse des Haufens bestimmt aber – wie ich eben erklärt habe – wie schnell sich die Galaxien bewegen können, so dass die Gravitationskraft der Haufenmasse gerade noch reicht, um den Haufen zusammen zu halten. Und die Galaxien im Virgo-Haufen bewegen sich viel zu schnell. Eigentlich dürfte es den Haufen gar nicht geben. Er müsste sich schon längst aufgelöst und die einzelnen Galaxien im Universum verstreut haben. Dass er trotzdem existiert und die Galaxien offensichtlich doch irgendwie zusammengehalten werden, ist ein deutlicher Hinweis darauf, dass es dort mehr Gravitationskraft geben muss, als durch die sichtbare Materie erzeugt werden kann. Seit man dieses seltsame Verhalten in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts das erste Mal entdeckt hatte, wissen wir, dass es im Universum etwas wie “dunkle Materie” geben muss; also etwas, das Gravitationskraft ausübt, aber nicht sichtbar ist, wie ich in Folge 25 der Sternengeschichten ja schon erklärt habe.

Unsere Milchstraße selbst ist übrigens kein Teil des Virgo-Haufens. Der Galaxienhaufen, zu dem wir gehören, hat den aufregenden Namen “Lokale Gruppe”. Aber sowohl die Lokale Gruppe als auch der Virgo-Haufen gehören zum Virgo-Superhaufen. Der, wie der Name andeute, eine Ansammlung von Galaxienhaufen ist. Unsere Milchstraße und die Lokale Gruppe liegen aber eher am Rand dieses Superhaufens während der Virgo-Haufen sein Zentrum bildet. Deswegen nennt man diese Superstruktur auch nur selten den “lokalen Superhaufen” und viel öfter “Virgo-Superhaufen”.

Das Sternbild der Jungfrau kann man mit freiem Auge leicht finden. Wenn man dann noch ein Fernglas oder ein kleines Teleskop dabei hat, kann man sich dort auf die Suche nach dem Virgo-Haufen begeben. M87 etwa ist auch in einem Feldstecher schon zu erkennen. Will man Details sehen, wird man aber um ein gutes Teleskop nicht umhin kommen. Der Virgo-Galaxienhaufen mag zwar eine gewaltige Struktur im Kosmos sein. Aber ohne technische Hilfsmittel gibt er seine Geheimnisse nicht so schnell preis…

Kommentare (28)

  1. #1 Heljerer
    25. Mai 2018

    Schöner Beitrag.

    Vor zwei Wochen habe ich den Virgohaufen noch ausgiebig mit dem Teleskop durchstreift. Das Gewimmel an Galaxien ist so groß, dass man sich schnell “verläuft” und die Zuordnung der Nebelflecken leicht verloren gehen kann. Mir gefallen besonders die Galaxien in Kantenlage. Das Monster M87 ist dagegen im Teleskop eher unspektakulär.

  2. #2 pane
    25. Mai 2018

    Um zu entscheiden, ob eine ganz bestimmte Galaxie zum Virgohaufen gehört oder nicht, muss man nicht nur seine Position am Himmel, sondern auch seine Entfernung kennen. Aber wie macht man das?

    Supernovae sind selten. Und sicherlich kennt man nicht zu jeder Galaxie am Himmel eine SN Ia. Einzelsterne kann man auch nicht beobachten, oder doch? Und die Rotverschiebung sagt nur etwas bei weiten Objekten, muss aber auch da berücksichtigen, dass die Galaxien in einem Haufen sich gegenseitig anziehen und somit die Werte der Rotverschiebung abweichen von den Werten, die die Galaxie hätte, wenn sie allein wäre.

  3. #3 Karsten
    25. Mai 2018

    @pane:Das ist die Frage, ob man Einzelsterne in dieser Entfernung noch beobachten kann. Hubble hat damals bei der Bestimmung der Entfernung Andromedas iirc die Cepheiiden genutzt – eine bestimmte Klasse veränderlicher Sterne. Allerdings ist Andromeda auch “nur” 2 Mio Lj weg; keine Ahnung, ob man sie deshalb auch für die Entfernungsbestimmung von Objekten nutzen könnte, die zwischen 45- und 65 Millionen LJ weit weg sind … wie die Galaxien des Virgo-Haufens.

  4. #4 Alderamin
    25. Mai 2018

    @pane

    Aber wie macht man das?

    Bis zu dieser Entfernung noch mit Cepheiden (heute). Früher gab es noch andere Methoden zur groben Schätzung, etwa die hellsten Haufenmitglieder oder Helligkeiten von Sternhaufen in den Galaxien und dergleichen. Man war da früher ziemlich einfallsreich. Heute nutzt man Cepheiden und darüber hinaus die an Supernovae kalibrierte kosmologische Rotverschiebung.

  5. #5 Stefan
    25. Mai 2018

    Sehr schöne Folge. Eine Frage kam mir dazu, da Dunkle Materie erwähnt wurde:

    Als Alternative zur Dunklen Materie gibt es ja die MOND-Hypothese. Im Wesentlichen besagt diese, dass bei besonders schweren Massen die Gravitation mit der Entfernung langsamer schwächer wird als bei “leichten Massen”.

    Nun meine Frage: Gibt es eigentlich auch die umgekehrte Hypothese, dass bei besonders schweren Massen die Gravitation in der Nähe stärker gedämpft wird, dh schwächer ist, in der Entfernung jedoch die “normalen” Werte annimmt. Das Ergebnis wäre dann, dass es keine dunkle Materie braucht und die schwarzen Löcher viel schwerer wären, als die Bewegung der naheliegenden Sterne es vermuten lässt. Die Idee kam mir, da Gravitation oft mit einer “Verbiegung” des Raumes erklärt wird und die wenigsten realen Werkstoffe lineare Elastizitätsverläufe aufweisen. Der Gedanke, dass der Raum ab einem Grenzwert auf weitere Erhöhung der Masse anders reagiert scheint, naheliegend.

    1) Gibt es diese Überlegung bereits?
    2) Hat diese Schwächen gegenüber MOND-Hypothese
    3) Könnte das mit den Rotationskurven der Galaxien in Einklang gebracht werden?

  6. #6 Yeti
    25. Mai 2018

    > 2 bis 3 Billionen Sterne (also hundert Mal mehr als in unserer Milchstraße)

    Fragezeichen. Das “hundert Mal” scheint mir eher ein zehnmal zu sein, oder liege ich falsch?

  7. #7 pane
    25. Mai 2018

    @alderamin

    Mit der Rotverschiebung muss man auch vorsichtig sein. Stell Dir vor, da sind zwei nahe bei einander liegende Galaxien. Sie liegen gerade soweit voneinander entfernt, dass sie sich nicht überdecken und man so nicht den relativen Abstand sehen kann.

    Nehmen wir weiter den einfachsten dynamischen Fall zwischen den beiden Galaxien an: Sie bewegen sich aufeinander zu. Und zwar mit recht hoher Geschwindigkeit. Damit ist die weiter entfernte Galaxie, von uns aus gesehen, relativ blau verschoben und die nähere rot verschoben. Zusammen mit der kosmologischen Rotverschiebung ist die weiter entfernte Galaxie weniger rot verschoben als die näher liegende.

    Kann man die Rotverschiebung einer Supernova direkt messen? Oder nimmt man die Rotverschiebung der Galaxie, die um die SN liegt? So eine SN ist sehr hell. Daher braucht die SN nicht in der Galaxie zu liegen, in der sie zu sein scheint. Sie kann auch davor oder dahinter liegen.

    Wie weit ist der am weitest gelegene individuelle Stern, den wir kennen?

  8. #8 Alderamin
    25. Mai 2018

    @pane

    Bei den Galaxienhaufen betrachtet man zur Abstandbestimmung viele Galaxien und kann ihre Eigenbewegung relativ zur kosmologischen Expansion dann herausrechnen. Bei sehr fernen Galaxien spielt die Eigenbewegung dann keine große Rolle mehr.

    Der Virgo-Haufen ist aber, wie gesagt, nahe genug, dass man da noch mit Cepheiden arbeiten kann.

    Bei einer Supernova wird man die Helligkeit messen und die Rotverschiebung der Galaxie. Supernova-Hüllen expandieren sehr schnell und manche Supernovae werden von ihrer asymmetrischen Explosion stakr beschleunigt, was das Ergebnis der Messung ihrer (kosmologischen) Rotverschiebung verfälschen würde.

    Eine Supernova könnte natürlich theoretisch ein wenig außerhalb ihrer Galaxie liegen, aber die Messgenauigkeit liegt bei dieser Methode ohnehin bei einigen Prozent. Der Fehler der Messung wird schon deswegen größer sein, als der durch eine Verschiebung der Supernova gegen die Galaxie, die ohnehin nicht sehr wahrscheinlich ist (da müsste es schon eine in einem Kugelsternhaufen oder einem unsichtbaren Satelliten der Galaxie sein).

    Als fernste Supernovae finde ich eine bei z=3,9 aus dem Jahr 2012. Je nach kosmologischem Modell entspricht das einem Weltalter von 1,5 – 1,6 Milliarden Jahren, Lichtlaufzeiten von 11,4-12,1 Milliarden Jahren und einer Eigendistanz von heute 22,3-23,6 Milliarden Lichtjahren.

    Der fernste “gewöhnliche” Stern wurde kürzlich mit Hilfe einer kosmischen Gravitationslinse gefunden und befindet sich bei z=1,49. Es erscheint um den Faktor 2000 heller als er es ohne Gravitationslinseneffekt wäre. Das Weltalter liegt dort bei 4,1-4,4 Milliarden Jahren, die Lichtlaufzeit bei 8,9-9,4 Milliarden Jahren und die Eigendistanz bei 13,6 – 14,4 Milliarden Lichtjahren (bin gerade dabei, einen Artikel über die Bedeutung dieser Größen zu schreiben).

  9. #9 pane
    25. Mai 2018

    @Alderamin:

    Erst einmal ein ganz dickes Dankeschön. Das geht natürlich auch an Florian. Es ist schon Klasse, wie viel Mühe Ihr Euch gebt.

  10. #10 Uli Schoppe
    26. Mai 2018

    Schöner Artikel. @Alderamin mach den Artikel mal. Ich bin gespannt, bis jetzt hat jeder der was dazu geschrieben hat irgendeine Ecke ausgeleuchtet die mir nicht bewusst war.

  11. #11 MartinB
    http://scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/
    29. Mai 2018

    @Stefan
    Schon etas spät, aber vielleicht siehst du es noch:
    Wie das Gravitationsgesetz in der Nähe funktioniert, wissen wir sehr gut, da wir sowohl das Sonnensystem genau kennen, als auch im Laboraßstab experimente machen können (z.B. mit einer Cavendish-Waage). Deswegen ist das der Ausgangspunkt für alle Überlegungen, und da gilt die Abhängigkeit mit 1/r^2.

    Und ja, Massen “verbiegen” den Raum, aber man sollte sich den Raum (oder die Raumzeit) nicht als ein elastisches Gebilde vorstellen.
    Linear ist da bei großen Massen ohnehin nichts mehr, die Allgemeine RT ist ein nichtlineare Theorie.

    (Und wenn du dich noch bis zum Herbst geduldest, kannst du all das in großer Ausführlichkeit in meinem Buch zur ART nachlesen).

  12. #12 Alderamin
    29. Mai 2018

    @Uli

    Der Artikel ist übrigens online. Kommentiert nur keiner. Alles klar – oder gar nix?

  13. #13 Bullet
    29. Mai 2018

    @pane:

    Wie weit ist der am weitest gelegene individuelle Stern, den wir kennen?

    Vielleicht überrascht dich die Antwort so, wie sie mich überrascht hat:
    9,3 Milliarden Lichtjahre
    Bei einer solchen Zahl muß man natürlich aus mehreren Gründen vorsichtig sein:
    a) Übersetzungsfehler
    b) fachfremde Journalisten
    c) irreführende Pressemeldung des Instituts
    d) Rechenfehler (in solchen “Entfernungen” ist eigentlich nur die Angabe des Rotverschiebungsfaktors korrekt; daraus räumlichen oder zeitlichen Abstand zu extrapolieren kann sehr schnell und gründlich nach hinten losgehen)

    Krass ist das aber schon. Und natürlich war der Gravitationslinseneffekt noch ein Glücksfall obendrauf.

  14. #14 Bullet
    29. Mai 2018

    Mein d) hätte ich eigentlich auf Alderamins Artikel verlinken sollen. Naja, nachgeholt. :)

  15. #15 Niels
    29. Mai 2018

    Der Stern hat schon einen Wikipedia-Artikel.
    https://en.wikipedia.org/wiki/MACS_J1149_Lensed_Star_1

    Die 9,3 Milliarden Lichtjahre sind allerdings mal wieder die Lichtlaufzeitentfernung.
    Tatsächlich sind es sogar 14,4 Milliarden Lichtjahre (in mitbewegter Entfernung)!
    Krass.

  16. #16 Alderamin
    29. Mai 2018

    @Bullet, Niels

    Saaag ich doch (#8)…

  17. #17 Niels
    29. Mai 2018

    Sorry. Überlesen.

    Aber schon verrückt, dass die entfernteste beobachtete Supernova nicht mal doppelt so weit weg ist wie der entfernteste gefundene Stern.

    Hat natürlich mit der Art der Expansion des Universums zu tun und kann man sich schon irgendwie klar machen, intuitiv würde ich aber etwas ganz anderes vermuten.

  18. #18 Bullet
    29. Mai 2018

    Ähm … ich auch überlesen. *hüstel*

  19. #19 Jürgen Meyers
    29. Mai 2018

    Hey, ich habe (falls das Interesse besteht) eine spannende, passende Doku gefunden!

    Viel Spaß beim anschauen: https://youtu.be/KNb-g12LSi0

    Grüße, J. Meyers

  20. #20 Uli Schoppe
    29. Mai 2018

    @Alderamin sorry ich bin ein Stoffel, hatte ihn schon gelesen und auch schon weiter genutzt. Und jetzt weis ich wie schwer das ist jemandem das zu erklären der gerade so weit ist das er nicht wie in einer berühmten SciFi Filmreihe suggeriert ein Parsec für eine Zeitangabe hält *ggg*

  21. #21 PDP10
    29. Mai 2018

    @Uli Schoppe:

    Und jetzt weis ich wie schwer das ist jemandem das zu erklären der gerade so weit ist das er nicht wie in einer berühmten SciFi Filmreihe suggeriert ein Parsec für eine Zeitangabe hält

    Is aber gar keine. Das hat George Lucas schon vor langer Zeit mal klar gestellt – Die Formulierung im Film ist aber zugegeben sehr, sehr missverständlich …

    http://starwars.wikia.com/wiki/Kessel_Run

  22. #22 PDP10
    29. Mai 2018

    Uuups … da ist irgendwas ganz schrecklich schief gelaufen mit den blockquotes .. der erste Absatz ist ein Zitat…

  23. #23 Alderamin
    30. Mai 2018

    @PDP10

    Geniale Ausrede für eine ursprünglich falsche Verwendung.

    Astronomie ist schon verwirrend:
    – Parallaxensekunden sind keine Zeitangabe
    – Lichtjahre auch nicht
    – ein(en) Entfernungsmodul kann man nicht austauschen
    1 ist 100 mal größer als 5
    – Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff sind Metalle
    – ein Zwergstern ist ein Stern aber ein Zwergplanet ist kein Planet
    – ein Exoplanet auch nicht
    – es gibt keine normalgroßen Sterne, auf Zwerge folgen Unterriesen
    – auf O folgt BAFGKMLTY
    auf R folgt S…Z, RR, RS.. RZ, SS,…ZZ, AA,…QZ und darauf folgen V336, V337…
    – ein vom Himmel fallender Stein ist erst ein Meteoroid, dann ein Meteor und dann ein Meteorit
    – die Hubble-Konstante ändert sich ständig
    – usw. (aka mehr fällt mir gerade nicht ein)

  24. #24 Bullet
    30. Mai 2018

    @PDP10

    Geniale Ausrede für eine ursprünglich falsche Verwendung.

    Ich hab ihm das auch nie abgenommen. Dafür machen diesen Fehler zu viele Leute.

  25. #25 HBecker
    Langen
    2. Juni 2018

    In den astronomischen Artikeln wird sehr gerne mit milliardenfach heller/mehr Leuchtkraft/stärker usw. verglichen. Abgesehen davon, dass da noch der Fehler aus dem USA-Raum kommt (die kennen keine Milliarde), darf man (ich!) solche Zahlen nicht zu ernst nehmen. Doch eine Zahl reizt mich derzeit. Wo ist mein Denkfehler?

    Florian schreibt:”…findet man in M87 gewaltige 2 bis 3 Billionen Sterne (also hundert Mal mehr als in unserer Milchstraße)…” OK, dies wurde schon kommentiert in 10 Mal statt 100 Mal.

    Florian schreibt weiter:”…Im Zentrum von M87 sitzt ein supermassereiches schwarzes Loch das fast sieben Milliarden mal so viel Masse hat wie unsere Sonne. Würde man dieses Ding ins Zentrum unseres Sonnensystems setzen, dann würde es bis weit über die Bahn des Pluto hinausreichen!…”
    Jetzt beginnt die Rechnerei. Das Volumen einer Kugel (V = 4/3 * Pi * r^3) mit einem Radius von ca. 5Mrd. Kilometer (soweit ist Pluto von der Sonne entfernt) ist m.E. so groß, dass unsere Sonne in dieses Volumen ca 300Mrd Mal reinpasst – also mehr als 7Mrd. Sonnenmassen.
    Es wird sogar noch ungünstiger. Würde unsere Sonne ein Schwarzes Loch bilden, wäre ihr Radius etwa 10 km. (Ich nehme an, damit ist der Schwarzschild-Horizont gemeint, denn die Singularität hat ja wohl keinen Radius…) Dieses Volumen würde in das Volumen der Plutobahn noch irrsinnig öfter passen.

    Liebe Foristen, ihr seht, ich bin kein Experte. Möglicherweise drücke ich mich falsch aus. Ich bin auch weit davon entfernt, jemanden korrigieren zu wollen. Mir geht es einfach um die Rechnerei. Wo ist mein Gedankenfehler? Gibt es einen Gedankenfehler?

  26. #26 Alderamin
    2. Juni 2018

    @HBecker

    Der Schwarzschildradius eines Schwarzen Lochs hat die Formel r = 2GM/c², dh. er nimmt linear mit der Masse zu. Der Schwarzschildradius einer Sonnenmasse ist 3 km (nicht 10). 7 Milliarden Sonnenmassen haben folglich 21 Milliarden km Schwarzschildradius, das sind 140 AE (die Plutobahn hat 40 AE große Halbachse). An der Aussage von Florian ist nichts falsch.

    Falsch ist nur die Annahme, dass der Schwarzschildradius eine riesige Massendichte enthalten müsste. Tatsächlich ist der Schwarzschildradius des sichtbaren Universums ungefähr so groß wie dieses selbst, und das hat bekanntlich insgesamt eine geringe Dichte. In einem Schwarzen Loch ist sehr viel Masse auf sehr kleinem Raum (streng nach ART: in einem Punkt) komprimiert, aber das betrifft nicht den gesamten Schwarzschildradius.

    Wenn man die Fluchtgeschwindigkeit einer beliebigen Masse (z.B. der Erde) betrachtet, so hat diese die Formel v=√(2GM/r). Formt man diese nach r um, erhält man r = 2GM/v². Wie man sieht, beschreibt der Schwarzschildradius jenen Radius, wo die Fluchtgeschwindigkeit gleich der Lichtgeschwindigkeit c ist. Die Dichte der Materie geht in die Gleichung gar nicht ein, nur die Masse.

  27. #27 Alderamin
    2. Juni 2018

    @myself

    Die Dichte der Materie geht in die Gleichung gar nicht ein, nur die Masse

    .

    Na ja, indirekt schon, die Masse M muss in den Radius r passen, ansonsten zählt sie nicht mit (das innere einer Hohlkugel ist feldfrei), aber das ist nur eine Mindestdichte.

  28. #28 HBecker
    2. Juni 2018

    @Alderamin
    Danke! Ich denke, mein Fehler war kein Rechenfehler, sondern die falsche Formel.
    “Der Schwarzschildradius eines Schwarzen Lochs hat die Formel r = 2GM/c²” – diese Formel ist mir nicht in den Sinn gekommen