Sexl Physik 8, Schulbuch

| 128 Staubwolken machen nur etwa 1 % der interstellaren Materie aus. Als Dunkel- wolken verhindern sie oft den Blick auf dahinter liegende Sterne. Die scheinbar sternfreien Gebiete innerhalb unserer Galaxis sind durch solche Dunkelwolken zu erklären. Das Zentrum der Galaxis – ein Schwarzes Loch? Wegen der Staubscheibe ist das Zentrum der Galaxis direkt nur schwer beobacht- bar. In ihm befindet sich eine sehr intensive Radioquelle. Die Sonne und ihre Nach- barn umkreisen das Zentrum mit einer Geschwindigkeit von v ≈ 200 km/s . Seit mit Weltraum-Teleskopen auch die Infrarotstrahlung registriert werden kann, kann man in das Zentrum der Milchstraße blicken. Man konnte die Bahnen von Sternen in der Nähe eines sehr kompakten Objekts mehrere Jahre verfolgen ( 128.1 ), die Sterne bewegen sich mit Geschwindigkeiten von etwa 1000 km/s . Das 3. Kepler- sche Gesetz führt auf eine zentrale Masse von rund 2,6 Mio. M 8 . Weitere Beobach- tungen (z. B. Röntgenblitze, die auf das „Verschlucken“ von Kometen hinweisen) berechtigen zur Annahme, dass sich im Zentrum der Milchstraße tatsächlich ein sehr massereiches Schwarzes Loch befindet. Wie konnten in Galaxienzentren solch riesige Schwarze Löcher entstehen? Eine Hypothese nimmt an, dass wenige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall sich bereits große Gaswolken bildeten, in denen erste Riesensterne mit hunderten M 8 nach kurzer Entwicklung zu massereichen Schwarzen Löchern kollabierten. Wie Staubsauger verschluckten sie weitere Materie und andere Schwarze Löcher, wo- durch sie schließlich ihre heutige Masse erhielten. Diese Hypothese wird durch die Existenz der Quasare gestützt. Quasare als aktive Kerne von Galaxien Quasare ( quasistellar objects ) wurden zunächst als Radioquellen, dann auch im optischen Bereich gefunden und sind Objekte geringer Ausdehnung. Sie sind we- sentlich weiter entfernt (bis zu 12 Mrd. Lichtjahre) als die voll entwickelten Ga- laxien. Ihre Leuchtkraft ist mehr als hundertmal größer als die Leuchtkraft einer Galaxie, und doch müssen sie relativ kompakte Objekte sein. Teilweise ändern sie ihre Leuchtkraft innerhalb einer Woche um 3 Größenordnungen, ihre Ausdehnung kann daher nur einige Lichttage betragen. Mit großer Wahrscheinlichkeit sind Quasare neu entstehende massereiche Schwarze Löcher in den Zentren junger Ga- laxien und erreichen Massen bis mehr als 10 9 M 8 . Wegen ihrer großen Entfernung sehen wir hier die Frühstadien der Galaxienbildung. Galaxien – Gruppen – Haufen Unsere Galaxis ist Mitglied der lokalen Galaxiengruppe . Diese enthält neben ca. 50 kleinen Galaxien, zu deren nächsten die Magellan’schen Wolken (mit freiem Auge sichtbar am Südhimmel, Entfernung 170 000 Lj ) gehören, als weitere Riesen- galaxis die Andromedagalaxis (Entfernung 2,2 Mio. Lj ). Die Galaxien der lokalen Gruppe stehen unter dem Einfluss ihrer gegenseitigen Gravitationsanziehung. Da- her nähern sich Milchstraße und die Andromeda mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 km/s und werden vermutlich in etwa 4 Mrd. Jahren kollidieren. Die Verteilung der Galaxiengruppen ist nicht gleichmäßig, sie bilden Galaxienhaufen (Cluster) und Superhaufen (Supercluster), zwischen denen Hohlräume (engl. voids ) bestehen – was weitere Rätsel aufgibt ( 128.3 ). Dunkle Materie – ein großes Rätsel Ein weiteres Rätsel stellt die Diskrepanz zwischen der sichtbaren Masse, die sich durch die leuchtenden Sterne zeigt, und jener Masse dar, deren Gravitationsanzie- hung die Sterne auf ihrer Bewegung um das galaktische Zentrum führt. Die Verschiebung von Spektrallinien durch den Doppler-Effekt erlaubt es, die Ro- tation der Galaxis zu studieren. Dies leistet besonders die Radioastronomie, da Ra- diowellen im Gegensatz zum Licht die Galaxis nahezu ungehindert durchdringen. 128.1 Die Bewegung von Sternen um das Zentrum der Milchstraße ( + ) erfolgt auf Kepler- ellipsen um ein „punktförmiges“ Objekt. Der von links oben kommende Stern überschreitet dabei 1 000 km/s. 128.2 Ein im Vordergrund liegender Gala- xienhaufen wirkt als Gravitationslinse für einen dahinter liegenden Quasar in 10 Mrd. Lj Entfernung und bildet diesen fünfmal ab, eine nähere Galaxie dreimal. 128.3 Die Verteilung von etwa 900 000 Gala- xien bis zu ca. 2 Mrd. Lj Abstand zeigt, dass Galaxienhaufen ungleichmäßig verteilt sind und fadenförmige Strukturen bilden. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum de Verl gs öbv