Das Milchstraßensystem

Hallo und ganz herzlich willkommen. In diesem Video geht es um das Milchstraßensystem. Du kennst bereits die Grundlagen Mechanik und Optik. Nachher kannst du das Milchstraßensystem erläutern. Du bist vertraut mit den Begriffen „Parsec“, „Scheibe“, „Zentralregion“, „differenzielle Rotation“, „Halo“ und „Korona“. Und schon geht es los. Mit Parsec. „Parsec“ bedeutet „Parallaxensekunde“ oder auch „parallaktische Sekunde“. Was ist darunter zu verstehen? Hier ist die Sonne. Und dort die Erde. Der Abstand bildet die Seite eines rechtwinkligen Dreiecks. Die rote Seite und die Hypotenuse schließen einen Winkel von einer Sekunde ein. Denk dran, die Zeichnung ist nicht maßstabsgerecht. Eine Sekunde ist fast nichts. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, ist die Länge der roten Seite ein Parsec. Ein Parsec sind 3,26 Lichtjahre. Das heißt, die Strecke, die das Licht in 3,26 Jahren zurücklegt. Das sind gigantische 3,0910¹⁶ Meter. Ein Parsec ist somit definiert als eine astronomische Einheit geteilt durch den Tangens von einer Sekunde. Eine Sekunde ist die Wenigkeit von 1°/3600. Und eine astronomische Einheit ist gerade der Abstand zwischen Sonne und Erde, also etwa 150 Millionen Kilometer. Und nun zum eigentlichen Thema: die Milchstraße. Seit dem Altertum kennt man ihn: den typischen Lichtstreifen am Nachthimmel. Aber erst 1609 erkannte Galilei: Es handelt sich um viele leuchtende Himmelsobjekte. Der Name „Milchstraße“ entstammt der griechischen Mythologie. Zeus wollte den mit einer Sterblichen gezeugten Knaben Herakl seiner Gemahlin während des Schlafs zur Brust geben. Herakl saugte an Heras Brust so heftig, dass diese erwachte und ihn von sich stieß. Ein Strom von Milch ergoss sich über das Universum. So entstand die Galaxis vom griechischen Wort für „Milch“. Die Milchstraße. Die Milchstraße ist eine kosmische Großstruktur. Sie wird durch gravitative Kräfte zusammengehalten. In der Milchstraße gibt es etwa 100 bis 300 Milliarden Sterne. Einfachsterne, Doppelsterne, Mehrfachsterne und Sternenhaufen. Außerdem findet man riesige Mengen interstellarer Materie. Hier habt ihr noch einmal das Titelbild mit einer realistischen Darstellung der Milchstraße. In einem vereinfachten Modell möchte ich euch die Abmessungen der Milchstraße in Kiloparsec zeigen. Das ist die Milchstraße von oben. Sie ist, stark vereinfacht, etwa kreisförmig. Der Durchmesser beträgt ungefähr 30. In der Vorderansicht hat die Milchstraße so ein Aussehen. In der Mitte beträgt der Durchmesser etwa 5 und an den Rändern jeweils 1. Der Abstand vom Anfang bis zum Ende ist natürlich wieder 30. Die Milchstraße hat die Form einer Schreibe. Sie sieht aus wie ein Diskus beim Sport. Kommen wir nun zu Scheibe und Zentralregion. Das ist das Zentrum der Milchstraße. Es befindet sich im Sternbild Schütze. Das Zentrum ist visuell nicht sichtbar. Gase und Nebel trüben die Sicht. Für die Beobachtung des Zentrums kann man Radiowellen untersuchen. Außerdem kann man es mit Infrarot- und Röntgenstrahlen erforschen. Man hat dabei im Zentrum ein supermassereiches schwarzes Loch gefunden. Die Masse dieses Gebildes ist etwa zwei bis vier Millionen Sonnenmassen. Man nennt das schwarze Loch auch „Sagittarius A“. „Sagittarius“ ist der lateinische Name für „Schütze“. Kurz schreibt man dafür „SgrA*“. Wo das blaue Kreuz ist, befindet sich das Sonnensystem der Erde. Interessant ist natürlich der Abstand vom Milchstraßenzentrum in Kiloparsec. Er beträgt etwa 8,5. Und den Radius können wir vom Durchmesser ableiten. Etwa 15. Natürlich habt ihr schon lange gesehen, dass die Milchstraße von oben nicht ein einfacher Kreis ist. An dem Kreis sitzen Spiralarme. Die Vorstellung über die Zahl der Spiralarme war so: Früher glaubte man, die Galaxis besäße fünf Spiralarme. Heute spricht man nur von zwei Spiralarmen. Von besonderer Bedeutung für die Spiralarme ist die sogenannte differenzielle Rotation. Nimmt man zwei Punkte, die unterschiedlichen Abstand vom Zentrum aufweisen, so kann man Folgendes feststellen: Sie zeigen verschiedene Winkelgeschwindigkeiten. Das führt dazu, dass die Spiralarme relativ labil sind. Wir haben es hier mit einem ständigen Werden und Vergehen von Spiralarmen zu tun. Kommen wir jetzt zur Zentralregion. Man kann sie sich als abgeflachte Kugel vorstellen. Die Zentralregion reicht nicht in die Spiralstruktur hinein. In der Zentralregion findet man eine hohe Sternendichte und außerdem eine hohe Dichte an interstellarer Materie. Wenn ich nach einer bestimmten Quelle vorgehe, muss ich die Zentralregion maßstabsgerecht etwa so einzeichnen. Ihr Radius beträgt acht Kiloparsec. So habe ich es in einem Lehrbuch gefunden. Uns fehlen noch zwei Bestandteile des Milchstraßensystems: Halo und Korona. Dieses Stückchen kennt ihr: Das ist die Scheibe, der Diskus. Die Milchstraße im engeren Sinne. Der Diskus wird vom sogenannten Halo eingeschlossen. Der Halo besteht zum großen Teil aus Kugelsternhaufen. Einen beachtlichen Anteil bilden auch alte Sterne. An der Rotation des gesamten Systems ist der Halo praktisch nicht beteiligt. Der Halo ist kugelförmig. Sein Durchmesser beträgt etwa 40 Kiloparsec. Und nun der letzte Bestandteil: die sogenannte Korona. Man nennt sie auch „dunkle Korona der Galaxis“. Die Korona stellt eine unsichtbare Hülle dar. Ihr Durchmesser liegt zwischen 60 und 100 Kiloparsec. Ihre gigantische Masse beträgt 10¹² Sonnenmassen. Das ist die zehnfache Masse des sichtbaren Bereichs des Systems. Wie ist man darauf gekommen, dass die Korona existiert? Man hat Teile des sichtbaren Bereichs untersucht und Folgendes festgestellt: Die Keplerschen Gesetze gelten nicht. Die Rotationskurve der Galaxis deutet auf eine sehr große äußere Masse hin. Das ist die Korona. Fassen wir noch einmal die Bestandteile zusammen: Im Zentrum die abgeplattete Kugel, die Zentralregion. Sie ist Bestandteil der Scheibe, die die Milchstraße bildet. Eingeschlossen wird diese vom kugelförmigen Halo, was fast nicht rotiert. Der äußere Bestandteil ist die riesige Korona mit einer riesigen Masse. Und das, meine lieben Zuhörerinnen und Zuhörer, ist das Milchstraßensystem. Zum Schluss noch ein hübsches Bild zum Genießen. Das war es auch schon wieder. Das war ein weiterer Film von André Otto. Ich wünsche euch alles Gute und viel Erfolg. Tschüss!