Wie behalten Spiralgalaxien ihre Form?

Das obige Bild ist M33 – eine nahegelegene Spiralgalaxie – wahrscheinlich ähnlich wie unsere eigene Milchstraße. Galaxien wie unsere eigene und M33 haben einen Durchmesser von Zehn- bis Hunderttausenden von Lichtjahren. Sie drehen sich majestätisch im Weltraum über Zeitskalen von Hunderten von Millionen Jahren. Wie behalten Galaxien wie M33 und unsere Milchstraße ihre Spiralform bei?


Künstlerische Vorstellung der spiralförmigen Struktur der Milchstraße mit zwei großen Sternarmen und einem Balken. (NASA)

Astronomen nennen dies manchmal das „Aufziehproblem“ der Spiralarme. Es wurde beobachtet, dass die inneren Teile von Galaxien schneller rotieren als die äußeren Teile. Wenn ja, bewegen sich die inneren Teile der Spiralarme schneller als die anderen Teile? Wenn das passiert, hätte die Galaxie keine andere Wahl, als sich so weit zu winden, dass die Spiralstruktur ausgedünnt und schließlich zerstört würde.


Aber wir können Milliarden von Lichtjahren entfernte Galaxien sehen – ebenso wie die relativ nahen –, die ihre Spiralstruktur beibehalten haben. Wie?

Astronomen glauben, dass die Spiralstruktur einer Galaxie als a . entstehtDichtewelleausgehend vom galaktischen Zentrum. Die Idee ist, dass die gesamte Scheibe einer Galaxie mit Materie gefüllt ist. Als diesDichtewelledurchläuft, soll es Ausbrüche von Sternentstehung auslösen. Die Spiralarme einer Galaxie markieren, wo in der Galaxie kürzlich die Dichtewelle vorbeigegangen ist, wodurch sich neue Sterne bilden und hell brennen.

Bildquelle: Wikimedia Commons/Surachit

Wenn dem so ist, sind die Arme einer Spiralgalaxie hauptsächlich deshalb sichtbar, weil sie aus heißen, jungen Sternen bestehen, und diese sehr leuchtenden Sterne sollten weniger als eine Umdrehung der Galaxie leben.




Schätzungenim Allgemeinen zwischen etwa 220 Millionen und etwa 250 Millionen Jahren für die Rotation der Milchstraße. Unsere Sonne ist vier bis fünf Milliarden Jahre alt. Nach Schätzungen der Astronomen hat es bereits ein paar Dutzend Umdrehungen um das galaktische Zentrum gemacht.

Angesichts der verschiedenen Schätzungen für das Alter der gesamten Galaxie scheint es wahrscheinlich, dass sich die gesamte Galaxie vielleicht 50-mal gedreht hat.

Zumindest für den Moment scheint das Rätsel also gelöst. Astronomen glauben, dass der Aufenthalt eines Sterns in einem Spiralarm nur vorübergehend sein muss und die Arme selbst das Ergebnis einer Stoßwelle sind, die sich durch die Galaxie bewegt.

Bildquelle: James Schombert, University of Oregon


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