Galaxienhaufen
Die Entstehung von Galaxienhaufen und Superhaufen
Galaxien sind gesellige Wesen, sie treten nur selten alleine auf. Da Galaxien aus enormen Massen aus Sternen, Gas, und Dunkler Materie bestehen, ziehen sie sich aufgrund ihrer Gravitationskräfte gegenseitig an und bilden Gruppen und Haufen.
Seit dem Urknall expandiert das Universum und alle Sterne, und Galaxienhaufen bewegen sich voneinander weg. Das Weltall dehnt sich ständig aus. Die Gravitation innerhalb der Galaxiengruppen und Haufen ist jedoch stark genug, um diese während des Auseinanderfliegens zusammenzuhalten.
Galaxiengruppen ziehen im laufe der Zeit weitere Galaxien an, wachsen und verschmelzen über lange Zeiträume zu großen Haufen mit tausenden Galaxien.
Sehr große Gruppen mit tausenden Galaxien werden als Galaxienhaufen bezeichnet. Der Virgohaufen im Sternbild Jungfrau besteht beispielsweise aus rund 2.000 Galaxien. Der ganze Galaxienhaufen erstreckt sich über eine scheinbare Größe von 8 Grad am Himmel und hat damit eine 16-mal größere Ausdehnung als der Vollmond!
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Bestandteile:
Galaxienhaufen bestehen aus Galaxien (verschiedener Typen wie Spiral-, Elliptische oder Irreguläre Galaxien), heißem Gas (intracluster medium, das oft Röntgenstrahlung aussendet), und Dunkler Materie, die einen Großteil der Masse ausmacht und die Struktur stabilisiert.
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Größe und Masse:
Sie erstrecken sich über Millionen von Lichtjahren und haben typischerweise eine Masse von etwa 10^{14} bis 10^{15} Sonnenmassen.
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Entstehung:
Galaxienhaufen bilden sich durch die gravitative Anziehung kleinerer Gruppen von Galaxien und Materie über Milliarden Jahre hinweg. Sie sind Teil der großräumigen Struktur des Universums, die ein Netzwerk aus Filamenten, Wänden und Leerräumen (Voids) bildet.
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Beispiele:
Bekannte Galaxienhaufen sind der Virgo-Haufen (ca. 54 Millionen Lichtjahre entfernt, enthält unsere Milchstraße) und der Coma-Haufen.
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Bedeutung:
Sie sind wichtig für die Kosmologie, da sie Hinweise auf die Verteilung von Materie, die Expansion des Universums und die Rolle der Dunklen Materie und Dunklen Energie liefern.
Dunkle Materie und Dunkle Energie
Dunkle Materie (Klebstoff und zusammenhaltendes Skelett)
Dunkle Materie und Dunkle Energie sind die beiden größten ungelösten Rätsel der modernen Kosmologie. Obwohl ihre Namen ähnlich klingen, haben sie gegensätzliche Eigenschaften und Effekte. Zusammen machen sie etwa 95 % unseres Universums aus.
Dunkle Materie - Klebstoff und Skelett
Galaxien können Galaxiegruppen angehören oder gar Galaxiehaufen oder Superhaufen aus Tausenden von Galaxien. Die enormen Schwerkraftfelder der Galaxien wirken aufeinander und sie interagieren miteinander und fressen sich sogar manchmal gegenseitig auf. Sie entreissen sich gegenseitig einzelne Sterne und Gasnebel. Es entsehen Brücken aus Gas in denen wieder neue Sterne enstehen. Es kommt auch vor, dass eine Galaxie durch eine andere Galaxie hindurchwandert, z.B. nähert sich unsere Milchstrasse der Andromeda Galaxie. In ca. 4 bis 5 Milliarden Jahren kommt es aller Wahrscheinlichkeit zum großen Zusammenstoß. Allerdings wird dies, anders als man vielleicht vermuten würde, ohne großes Getöse von statten gehen. Die Abstände zwischen den einzelnen Sternen sind so gewaltig, dass sie nicht einmal dann zusammenstoßen, wenn sich unsere Galaxie komplett durch die Andromeda Galaxie hindurchbewegt.
vgl. Kapitel Galaxien mit außergewöhnlichem (peculiar) Aussehen.
Galaxien und Galaxiengruppen / Galaxien mit außergewöhnlichem (peculiar) Aussehen.
Ähnlich wie die Planeten in unserem Sonnensystem kreisen auch Galaxien umeinander, mit bis zu tausend Kilometern pro Sekunde. Allerdings gibt es hier einen markanten Unterschied: Die Geschwindigkeit der Planeten ist vom Abstand zur Sonne abhängig, siehe Bild "Unser Sonnensystem - unterschiedliche Umlaufgeschwindigkeiten". Die Gravitation und die Fliehkraft halten sich jeweils die Waage. Die Bahngeschwindigkeiten nehmen mit der Entfernung ab.
Die Umlaufgeschwindigkeit der Sterne in einer Galaxie bzw. umkreisender Galaxien ist nahezu gleich. Die Umlaufgeschwindigkeit ist unabhängig davon, wie weit der Stern oder die umkreisende Zwerggalaxie vom Kern der zentralen Galaxie entfernt ist, siehe Bild "Galaxie mit dunkler Materie - nahezu gleiche Umlaufgeschwindigkeiten".
Bild Dunkle Materie Spiralgalaxie wird ergänzt
Damit sich die Galaxien in dieser Geschwindigkeit umkreisen können ist als "Motor" eine größere Masse erforderlich, als diese Galaxien selbst aufweisen.
Woher kommt dann diese "Motorkraft" bzw. Masse?
Es muss also etwas geben, was es den Galaxienhaufen erlaubt, sich in dieser Geschwindigkeit um sich herum kreisen zu lassen.
Die Astrophysik bezeichnet diese Kraft/Masse als Dunkle Materie.
Dunkle Materie ist eine unsichtbare Form von Materie im Weltall, die kein Licht aussendet oder reflektiert. Sie ist nicht direkt sichtbar, macht sich aber durch ihre Schwerkraft (Gravitation) bemerkbar. Ohne Dunkle Materie würden Galaxien auseinanderfliegen. Die Dunkle Materie wirkt wie unsichtbarer "Klebstoff" und hält Galaxien und Sterne wie ein "Skelett" zusammen. Wikipedia: Dunkle Materie
Dunkle Energie
"Wir haben nur zu befürchten, dass uns der Himmel auf den Kopf fällt!"
wirklich unbegründet?
Im Jahr 1998 veröffentlichten jedoch zwei Arbeitsgruppen aus den USA unabhängig voneinander genaue Messungen zur Ausdehnung des Weltalls. Sie konnten nachweisen, dass die Ausdehnung des Universums nicht langsamer wird, sondern sich beschleunigt! Die Forscher Saul Perlmutter, Adam Riess und Brian Schmidt bekamen dafür sogar 2011 den Nobelpreis für Physik.
Ja, es fliegt alles schneller auseinander als alle dachten. Bis heute kann man sich nicht erklären, warum das so ist. Und wenn die Wissenschaft einmal nicht weiß, warum etwas so ist, wie man es beobachten kann, erfindet sie einen neuen Begriff:
Die Dunkle Energie war geboren.
Die Dunkle Energie ist also die Bezeichnung für einen Effekt, mit dem man die beschleunigte Ausdehnung (Expansion) des Universums erklärt.
Bild Dunkle Energie wird ergänzt
Die Wissenschaftler haben auch heraus gefunden, dass das Universum in seiner frühen Phase sehr viel langsamer auseinander driftete, als man bisher vermutet hatte. Das Universum ist somit älter als bisher angenommen.
Inzwischen gibt es jede Menge sehr komplizierte Theorien, die versuchen, die dunkle Energie zu erklären. Praktisch ist jedoch bis heute noch so gut wie nichts über die dunkle Energie bekannt.
Mit Spannung wird auf neue Daten gewartet, die z.B. von der europäischen Raumsonde Euclid, die am 1. Juli 2023 gestartet ist.
Es bleibt spannend ...
Weitere astronomische Objekte
