Jeder hat schon einmal darüber nachgedacht, wie groß und unbekannt die Welt um uns herum ist. Als Teil eines unermesslich großen Universums stellen wir uns oft neugierig Fragen: „Wie groß ist das Universum?“, „Woraus besteht es?“, „Gibt es außer uns intelligentes Leben?“, „Wie viele Galaxien gibt es dort im Universum?" und viele andere.

Dieser Artikel versucht, einige davon zu beantworten und das allgemeine Wissen und Verständnis des Universums und seiner Bestandteile und Systeme zu erweitern.

Universum

Das Universum umfasst alles, was existiert. Von kosmischem Staub bis zu riesigen Sternen; von den kleinsten Wasserstoffatomen bis hin zu subjektiven Ideen und abstrakten Konzepten. Alles, was sich im Weltraum befindet und funktioniert, ist Teil des Universums.

Es wird von verschiedenen Wissenschaften untersucht. Physik, Astronomie und Kosmologie sind Pioniere bei der Erforschung des Universums in objektiver Realität. Sie versuchen, die Frage zu beantworten, woraus der Kosmos besteht oder wie viele Galaxien es im Universum gibt. Die Philosophie hat das Universum seit ihren Anfängen in der subjektiven Realität studiert. Der Mutter aller Wissenschaften geht es nicht darum, wie viele Galaxien es im Universum gibt, sondern darum, wie sie und ihre Wahrnehmung unser Leben und unsere Entwicklung beeinflussen.

Angesichts der unglaublichen Größe des Universums und der Masse der darin gefundenen Körper und Substanzen ist es nicht verwunderlich, dass wir eine riesige Menge an Wissen angesammelt haben; Es ist auch nicht verwunderlich, dass viele weitere Fragen unbeantwortet bleiben. Nur ein kleiner Teil des Universums eignet sich zu einem bestimmten Zeitpunkt für die physikalische Untersuchung, über den Rest können wir nur raten. Die Vergangenheit und Zukunft des Universums sind nur Annahmen und Vorhersagen, und nur ein winziger Bruchteil seiner Gegenwart wird uns offenbart.

Was wissen wir wirklich über sie?

Wir sind uns absolut sicher, dass das Universum riesig ist, und mit hoher Wahrscheinlichkeit können wir sagen, dass es unermesslich ist. Um die Entfernungen zwischen Weltraumobjekten zu messen, wird eine völlig „universelle“ Einheit verwendet - ein Lichtjahr. Das ist die Strecke, die ein Lichtstrahl in einem Jahr zurücklegen kann.

Die Materie, aus der das Universum besteht, umgibt unseren Planeten in einer Entfernung von mindestens 93 Milliarden Lichtjahren. Zum Vergleich: Unsere Galaxie nimmt einen Platz ein, der für 100.000 Lichtjahre überwunden werden kann.

Wissenschaftler unterteilen die kosmische Materie in eine Ansammlung von Atomen - eine verständliche und untersuchte physikalische Materie, die auch als baryonische Materie bezeichnet wird. Der größte Teil des Universums ist jedoch von unerforschter dunkler Energie besetzt, deren Eigenschaften den Wissenschaftlern unbekannt sind. Außerdem wird ein großer Teil des sichtbaren Raums des Universums von einer dunklen oder verborgenen Masse eingenommen, die Wissenschaftler als unsichtbare Materie bezeichnen.

Die Ansammlung baryonischer Materie bildet Sterne, Planeten und andere kosmische Körper, die wiederum Galaxien bilden. Letztere sind in Bewegung und entfernen sich voneinander. Es ist unmöglich, die Frage, wie viele Galaxien es im Universum gibt, genau zu beantworten.

Was können wir nur erahnen?

Die Vergangenheit des Universums und der Entstehungsprozess sind nicht genau bekannt. Wissenschaftler gehen davon aus, dass das Universum fast 14 Milliarden Jahre alt ist und nach der Expansion konzentrierter heißer Materie entstanden ist, was in der Kosmologie als Urknalltheorie bezeichnet wird.

Alles, worauf die wichtigsten theoretischen Modelle der Entwicklung des Universums basieren, erhalten Wissenschaftler, indem sie den für uns sichtbaren Teil davon beobachten. Es ist unmöglich zu beweisen, wie wahr eines der derzeit existierenden Modelle ist. Die meisten Wissenschaftler stimmen der Theorie der Expansion des Universums zu - nach dem "Urknall" setzt die kosmische Materie ihre Bewegung von ihrem Zentrum aus fort.

Es sei daran erinnert, dass alle diese Modelle theoretisch sind und es aus vielen Gründen unmöglich ist, sie in der Praxis zu testen. Daher lohnt es sich, sich auf zugängliches und bewährtes Wissen zu konzentrieren, das Fragen beantwortet, wie viele Sterne in der Galaxie und wie viele Galaxien im Universum sind. Ein Foto, das mit moderner Technologie namens Hubble (von Hubble Ultra Deep Field) aufgenommen wurde, ermöglicht es Ihnen, die Position vieler Galaxien in einem kleinen sichtbaren Teil des Himmels zu sehen.

Was ist eine Galaxie?

Eine Galaxie ist eine Ansammlung von Sternen, Gas, Staub und verborgener Masse. Die gravitative Wechselwirkung von baryonischer Materie und dunkler kosmischer Masse vereint die Galaxie zu einer eng verbundenen Gruppe kosmischer Körper. Galaxien bewegen sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit, was die Theorie der Expansion des Universums bestätigt, aber das Gravitationszentrum der Galaxie lässt nicht zu, dass die Bewegung des Universums seine Entstehung beeinflusst. Alle Körper in der Galaxie drehen sich um ein Gravitationszentrum.

Galaxien können unterschiedlicher Art und Größe sein und aus vielen Systemen bestehen. Auf die Frage, wie viele Galaxien es im Universum gibt, gibt es keine einheitliche Antwort, da die Möglichkeit der Existenz zweier identischer Galaxien unwahrscheinlich ist. Nach Typ sind sie unterteilt in:

• elliptisch;
• Spiral;
• linsenförmig;
• mit Überbrücker;
• falsch.

Galaxien werden nach ihrer Größe in Zwerg-, Mittel-, Groß- und Riesengalaxien eingeteilt. Auf die Frage, wie viele Systeme es in einer Galaxie gibt, gibt es keine eindeutige Antwort, da die Anzahl der Systeme und Sternhaufen von vielen verschiedenen Faktoren abhängt, wie dem Gravitationsfeld der Sterne, der Größe der Galaxie und vielen anderen.

Skalen von Galaxien

Jede Galaxie besteht aus Sternensystemen, Haufen und interstellaren Wolken. Mehrere benachbarte Galaxien können sich gegenseitig anziehen und eine lokale Gruppe bilden. Es kann drei bis 30 Galaxien unterschiedlicher Art und Größe enthalten.

Haufen lokaler Gruppen bilden wiederum riesige Sternwolken, die als Superhaufen von Galaxien bezeichnet werden. Die gravitative gegenseitige Abhängigkeit von Galaxien in Bezug auf Nachbarn aus der lokalen Gruppe sowie aus dem Superhaufen basiert auf der Wechselwirkung von Atomen baryonischer Materie mit verborgener Materie.

die Milchstrasse

Unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße, ist eine vergitterte scheibenförmige Spirale. Der Kern der Galaxie besteht aus alten Sternen - roten Riesen. Die Milchstraße teilt sich die Lokale Gruppe mit zwei benachbarten Galaxien: dem Andromeda-Nebel und der Dreiecksgalaxie. Der Supercluster, zu dem sie gehören, heißt Virgo Supercluster.

In der Lokalgruppe der Milchstraße gibt es neben drei großen Galaxien etwa 40 Zwerg-Satellitengalaxien, die von den stärkeren Gravitationsfeldern ihrer großen Nachbarn angezogen werden. Möglicherweise gibt es im Virgo-Superhaufen ebenso viele Schwarze Löcher und Bereiche dunkler Materie wie Galaxien. Die genaue Anzahl der Sterne in der Milchstraße ist unbekannt, aber die grobe Schätzung liegt bei 200 Milliarden. Der Durchmesser der Milchstraße beträgt hunderttausend Lichtjahre und die durchschnittliche Dicke der Scheibe tausend Lichtjahre.

Die jüngsten Sterne und ihre Haufen befinden sich näher an der Oberfläche der Scheibe, während das Zentrum des Galaxienkerns laut Wissenschaftlern ein riesiges Schwarzes Loch ist, um das sich eine sehr hohe Konzentration von Sternen befindet. Der Hauptstern unseres Systems - die Sonne - befindet sich näher an der Oberfläche der Scheibe.

Sonnensystem

Das Sonnensystem ist 4,5 Milliarden Jahre alt und hat die Form einer Scheibe. Das schwerste Element des Systems ist sein Zentrum - die Sonne, sie macht fast die gesamte Masse aus, was eine starke Anziehungskraft verursacht. Die acht ihn umkreisenden Planeten machen nur 0,14 % der Gesamtmasse des Systems aus. Die Erde gehört zusammen mit Mars, Venus und Merkur zu den vier kleinen erdähnlichen Planeten. Die restlichen Planeten werden Gasriesen genannt, weil sie hauptsächlich aus Gasen bestehen.

Wie viele von Ihnen können die Frage, was eine Galaxie ist, selbstbewusst beantworten?


Stellen Sie sich vage vor, dass dieses Konzept irgendwie mit den Sternen und dem Weltraum verbunden ist, dass die Galaxie groß ist und Sie durch sie reisen können, wie es die Helden zahlreicher Filme und Bücher mit Erfolg tun.

Was bedeutet das Wort „Galaxie“?

Das Wort "Galaxie" stammt aus dem Griechischen, von dem Wort "galactikos", was "milchig" bedeutet. Es bezieht sich auf den riesigen Spiralsternhaufen, zu dem es gehört und den wir Milchstraße nennen.

Unsere Galaxie von der Erde ist am Himmel als längliches, mit Sternen übersätes Band zu sehen, aber tatsächlich hat sie die Form einer Scheibe mit mehreren verdrehten Spiralarmen.

Andere Galaxien sind auch am Himmel zu sehen, aber um sie von Sternen zu unterscheiden und diese Sternhaufen für eine Person detaillierter zu sehen, ist dies nur mit Hilfe leistungsstarker Teleskope möglich.

In der Antike galt die Milchstraße unseren Vorfahren als heilig: Obwohl jede Nation ihre eigenen Legenden und Mythen um sie hatte, erkannten dennoch fast alle ihre außergewöhnliche Bedeutung im Bild des Universums.

Heute wissen nur wenige, dass der Neujahrsbaum in unserer Realität den Weltenbaum widerspiegelt, dessen Stamm nach den Vorstellungen der Vorfahren die Milchstraße war.

Woraus besteht eine Galaxie?

Sowohl unsere Milchstraße als auch alle anderen Galaxien, die Astronomen mit Teleskopen beobachten können, bestehen aus einer Vielzahl von Sternen und Sternsystemen – allein die Milchstraße hat etwa 200 Milliarden Sterne.

Unsere Sonne ist nur ein kleiner und bei weitem nicht der hellste ihrer Sterne und befindet sich außerdem an der Peripherie in einem der Arme der Galaxie.

Die Sterne befinden sich am dichtesten im zentralen Teil und bilden dort einen hellen Kugelhaufen. Wissenschaftler vermuten, dass unsere Galaxie, wenn Sie sie von der Seite betrachten, in ihrer Form dem Planeten Saturn ähnelt - einer riesigen strahlenden Kugel, die von einem breiten und relativ dünnen heterogenen Ring umgeben ist.

Neben Sternen gibt es in der Galaxie riesige Gas- und Staubwolken. Einige von ihnen strahlen ein vielfarbiges Leuchten aus, wie der Nebel, der sich im Sternbild Orion befindet. Die moderne Wissenschaft hat festgestellt, dass aus solchen Nebeln über Milliarden von Jahren neue Sterne und Sternensysteme entstehen.

Was befindet sich im Zentrum der Galaxie?

Einer der mysteriösesten Orte in der Galaxie ist ihre zentrale Region. Seine physikalischen Eigenschaften unterscheiden sich so sehr von den ihn umgebenden Teilen des Weltraums, dass Wissenschaftler die Natur dieses Phänomens lange Zeit nicht verstehen konnten.


Erst kürzlich wurde genau festgestellt, dass der zentrale Teil unserer Galaxie von einem Schwarzen Loch besetzt ist - einer Region des Weltraums mit veränderten Eigenschaften.

Das Alter unserer Galaxie ist relativ klein - etwa 12 Milliarden Jahre, und die Prozesse der Sternentstehung in ihrem Kern sind noch aktiv im Gange. Viele Weiße Zwerge wurden dort entdeckt – junge Sterne, riesige Ansammlungen von heißem Gas, Schwarze Löcher unterschiedlicher Größe und Neutronensterne.

All dies zusammen bildet eine gigantische, unvorstellbar große kosmische „Küche“, die wie warme Semmeln immer wieder neue Sterne ins Universum liefert.

Was ist größer, das Universum oder die Galaxie?

Sie sollten wissen, dass unsere Galaxie trotz ihrer Größe nicht allein im Universum ist. Heute sind den Astronomen mehr als hundert weitere Galaxien zuverlässig bekannt.

Einige von ihnen befinden sich relativ nahe bei uns und sind sogar mit bloßem Auge zu erkennen, wie die Galaxie im Sternbild Coma Berenices. Andere können nur mit dem leistungsstarken Teleskop des Observatoriums gesehen werden. Wieder andere sind nur von der Orbitalstation zu unterscheiden, wo die Atmosphäre die Beobachtung des Weltraums nicht stört.

Laut Wissenschaftlern ist das Universum unendlich und enthält eine unendliche Anzahl von Galaxien. Einige werden aus heißen Gas- und Staubwolken geboren, andere befinden sich im gleichen Zustand wie unsere Milchstraße, und andere verblassen, nachdem sie ihre Energie erschöpft haben.


Es gibt immer noch keine einheitliche Theorie, die den Ursprung des Universums und die Entstehung von Sternen und Galaxien darin erklärt. Vielleicht wird die Menschheit in ferner Zukunft über dieses Wissen verfügen, aber im Moment können wir nur die fantastischsten Vermutungen darüber anstellen.

Viele der heute bekannten Tatsachen scheinen so vertraut und vertraut, dass es schwer vorstellbar ist, wie die Menschen früher ohne sie gelebt haben. Die meisten wissenschaftlichen Wahrheiten entstanden jedoch nicht zu Beginn der Menschheit. In vielerlei Hinsicht betrifft dies Wissen über den Weltraum. Arten von Nebeln, Galaxien und Sternen sind heute fast jedem bekannt. Inzwischen war der Weg zum modernen Verständnis ziemlich lang. Die Menschen haben nicht sofort erkannt, dass der Planet Teil des Sonnensystems und Teil der Galaxie ist. Die Galaxientypen wurden sogar noch später in der Astronomie untersucht, als man erkannte, dass die Milchstraße nicht allein ist und das Universum nicht auf sie beschränkt ist. sowie allgemein das Wissen um den Weltraum außerhalb der „Milchstraße“, war Edwin Hubble. Dank seiner Forschung wissen wir heute viel über Galaxien.

Arten von Galaxien im Universum

Hubble untersuchte Nebel und bewies, dass viele von ihnen ähnliche Formationen wie die Milchstraße sind. Basierend auf dem gesammelten Material beschrieb er, welche Art von Galaxie hat und welche Arten von ähnlichen Weltraumobjekten existieren. Hubble maß die Entfernungen zu einigen von ihnen und schlug seine eigene Klassifizierung vor. Wissenschaftler verwenden es noch heute.

Er teilte den gesamten Satz von Systemen im Universum in 3 Typen ein: elliptische, spiralförmige und unregelmäßige Galaxien. Jeder Typ wird von Astronomen auf der ganzen Welt aktiv untersucht.

Der Teil des Universums, in dem sich die Erde befindet, die Milchstraße, gehört zum Typ der „Spiralgalaxien“. Arten von Galaxien werden auf der Grundlage von Unterschieden in ihren Formen unterschieden, die bestimmte Eigenschaften von Objekten beeinflussen.

Spiral

Die Arten von Galaxien sind nicht gleichmäßig über das Universum verteilt. Nach modernen Daten sind spiralförmige häufiger als andere. Zu diesem Typ gehören neben der Milchstraße auch der Andromeda-Nebel (M31) und die Galaxie in (M33). Solche Objekte haben eine leicht erkennbare Struktur. Wenn Sie von der Seite schauen, wie eine solche Galaxie aussieht, ähnelt die Ansicht von oben konzentrischen Kreisen, die durch das Wasser auseinanderlaufen. Spiralarme gehen von einer kugelförmigen zentralen Ausbuchtung aus, die als Ausbuchtung bezeichnet wird. Die Anzahl solcher Zweige variiert zwischen 2 und 10. Die gesamte Scheibe mit Spiralarmen befindet sich in einer dünnen Sternenwolke, die in der Astronomie als "Halo" bezeichnet wird. Der Kern einer Galaxie ist eine Ansammlung von Sternen.

Untertypen

In der Astronomie wird der Buchstabe S zur Bezeichnung von Spiralgalaxien verwendet, die je nach strukturellem Aufbau der Arme und Merkmalen der allgemeinen Form in Typen eingeteilt werden:

Galaxie Sa: eng gewellte, glatte und ungeformte Arme, heller und ausgedehnter Wulst;

Galaxie Sb: kräftige, ausgeprägte Arme, weniger ausgeprägter Wulst;

Galaxie Sc: Die Arme sind gut entwickelt, sie sind eine zerlumpte Struktur, die Ausbuchtung ist schlecht sichtbar.

Darüber hinaus haben einige Spiralsysteme eine zentrale, fast gerade Brücke (als "Stange" bezeichnet). In diesem Fall wird der Galaxienbezeichnung der Buchstabe B (Sba oder Sbc) hinzugefügt.

Formation

Die Entstehung von Spiralgalaxien scheint dem Auftreten von Wellen beim Aufprall eines Steins auf der Wasseroberfläche zu ähneln. Laut Wissenschaftlern führte ein gewisser Schub zur Entstehung von Ärmeln. Die Spiraläste selbst sind Wellen mit erhöhter Materiedichte. Die Art des Pushs kann unterschiedlich sein, eine der Optionen ist der Wechsel in Sterne.

Spiralzweige sind junge Sterne und neutrales Gas (das Hauptelement ist Wasserstoff). Sie liegen in der Rotationsebene der Galaxie, sie ähnelt also einer abgeflachten Scheibe. Auch im Zentrum solcher Systeme ist die Entstehung junger Sterne möglich.

unmittelbarer Nachbar

Der Andromedanebel ist eine Spiralgalaxie: Ein Blick von oben zeigt mehrere Arme, die von einem gemeinsamen Zentrum ausgehen. Von der Erde aus ist es mit bloßem Auge als verschwommener Schleier zu sehen. Der Nachbar unserer Galaxie ist etwas größer als sie: 130.000 Lichtjahre im Durchmesser.

Der Andromeda-Nebel ist, obwohl er der Milchstraße am nächsten liegt, sehr weit entfernt. Licht braucht zwei Millionen Jahre, um es zu überwinden. Diese Tatsache erklärt perfekt, warum Flüge in die benachbarte Galaxie bisher nur in Science-Fiction-Büchern und -Filmen möglich sind.

Elliptische Systeme

Betrachten wir nun andere Arten von Galaxien. Das Foto des elliptischen Systems zeigt deutlich den Unterschied zum spiralförmigen Gegenstück. Diese Galaxie hat keine Arme. Es sieht aus wie eine Ellipse. Solche Systeme können unterschiedlich stark komprimiert werden, so etwas wie eine Linse oder eine Kugel darstellen. In solchen Galaxien findet man praktisch kein kaltes Gas. Die beeindruckendsten Vertreter dieser Art sind mit verdünntem Heißgas gefüllt, dessen Temperatur eine Million Grad und mehr erreicht.

Ein charakteristisches Merkmal vieler elliptischer Galaxien ist ein rötlicher Farbton. Astronomen hielten dies lange Zeit für ein Zeichen des Alters solcher Systeme. Es wurde angenommen, dass sie hauptsächlich aus alten Sternen bestanden. Die Forschung der letzten Jahrzehnte hat jedoch gezeigt, dass diese Annahme falsch ist.

Bildung

Lange Zeit gab es eine andere Hypothese im Zusammenhang mit elliptischen Galaxien. Sie galten als die allerersten, die kurz nach dem Urknall entstanden. Heute gilt diese Theorie als überholt. Einen großen Beitrag zu seiner Widerlegung leisteten die deutschen Astronomen Alar und Yuri Tumre sowie der amerikanische Wissenschaftler Francois Schweitzer. Ihre Forschungen und Entdeckungen der letzten Jahre bestätigen die Wahrheit einer anderen Hypothese, des hierarchischen Entwicklungsmodells. Demnach wurden aus eher kleinen größere Strukturen gebildet, das heißt, Galaxien entstanden nicht sofort. Ihrem Erscheinen ging die Bildung von Sternhaufen voraus.

Elliptische Systeme sind nach modernen Vorstellungen aus Spiralsystemen durch Verschmelzung von Armen entstanden. Eine der Bestätigungen dafür ist eine große Anzahl von "verdrehten" Galaxien, die in entfernten Teilen des Weltraums beobachtet wurden. Im Gegenteil, in den nähersten Regionen ist die Konzentration elliptischer Systeme, die ziemlich hell und ausgedehnt sind, merklich höher.

Symbole

Auch elliptische Galaxien in der Astronomie erhielten ihre Bezeichnungen. Für sie werden das Symbol "E" und Zahlen von 0 bis 6 verwendet, die den Grad der Abflachung des Systems angeben. E0 sind Galaxien von fast regelmäßiger Kugelform und E6 sind die flachsten.

Wütende Kanonenkugeln

Zu den elliptischen Galaxien gehören die Systeme NGC 5128 aus dem Sternbild Zentaur und M87 im Sternbild Jungfrau. Ihr Merkmal ist eine starke Funkemission. Astronomen interessieren sich vor allem für die Struktur des zentralen Teils solcher Galaxien. Beobachtungen russischer Wissenschaftler und Studien des Hubble-Teleskops zeigen eine ziemlich hohe Aktivität dieser Zone. 1999 erhielten amerikanische Astronomen Daten über den Kern der elliptischen Galaxie NGC 5128 (das Sternbild Centaur). Es gibt riesige Massen heißen Gases in ständiger Bewegung, die um das Zentrum wirbeln, möglicherweise ein Schwarzes Loch. Genaue Daten über die Natur solcher Prozesse liegen noch nicht vor.

Unregelmäßige Systeme

Es befindet sich auch in der Großen Magellanschen Wolke. Wissenschaftler haben hier eine Region mit ständiger Sternentstehung entdeckt. Einige der Leuchten, aus denen der Nebel besteht, sind nur zwei Millionen Jahre alt. Außerdem befindet sich hier auch der beeindruckendste Stern, der 2011 entdeckt wurde, RMC 136a1. Seine Masse beträgt 256 Sonnen.

Interaktion

Die Haupttypen von Galaxien beschreiben die Merkmale der Form und Anordnung der Elemente dieser Weltraumsysteme. Nicht weniger interessant ist jedoch die Frage nach ihrem Zusammenwirken. Es ist kein Geheimnis, dass alle Objekte im Weltraum in ständiger Bewegung sind. Galaxien sind da keine Ausnahme. Galaxientypen, zumindest einige ihrer Vertreter, könnten im Prozess der Verschmelzung oder Kollision zweier Systeme entstanden sein.

Wenn wir uns daran erinnern, was solche Objekte sind, wird deutlich, wie großräumige Veränderungen während ihrer Interaktion stattfinden. Beim Aufprall wird eine enorme Energie freigesetzt. Interessanterweise sind solche Ereignisse im Weltraum noch wahrscheinlicher als das Aufeinandertreffen zweier Sterne.

Die „Kommunikation“ von Galaxien endet jedoch nicht immer mit einer Kollision und Explosion. Ein kleines System kann sein großes Gegenstück passieren und dabei seine Struktur stören. So entstehen Gebilde, die langgestreckten Korridoren ähneln. Sie bestehen aus Sternen und Gas und werden oft zu Entstehungszonen neuer Leuchten. Beispiele solcher Systeme sind Wissenschaftlern gut bekannt. Eine davon ist die Cartwheel-Galaxie im Sternbild Bildhauer.

Teilweise kollidieren die Systeme nicht, sondern laufen aneinander vorbei oder berühren sich nur leicht. Unabhängig vom Grad der Wechselwirkung führt dies jedoch zu gravierenden Veränderungen in der Struktur beider Galaxien.

Zukunft

Nach Annahmen von Wissenschaftlern ist es möglich, dass die Milchstraße nach einiger, ziemlich langer Zeit ihren nächsten Satelliten absorbiert, ein relativ neu entdecktes System, das für Weltraumstandards winzig ist und sich in einer Entfernung von 50 Lichtjahren von uns befindet. Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass dieser Mond eine beeindruckende Lebensdauer hat, die wahrscheinlich im Prozess der Verschmelzung mit seinem größeren Nachbarn enden wird.

Die Kollision ist eine mögliche Zukunft für die Milchstraße und den Andromeda-Nebel. Jetzt ist der riesige Nachbar etwa 2,9 Millionen Lichtjahre von uns entfernt. Zwei Galaxien nähern sich mit einer Geschwindigkeit von 300 km/s. Die wahrscheinliche Kollision wird laut Wissenschaftlern in drei Milliarden Jahren stattfinden. Ob es jedoch dazu kommt oder ob sich die Galaxien nur leicht berühren, weiß heute niemand genau. Für die Vorhersage gibt es nicht genügend Daten zu den Merkmalen der Bewegung beider Objekte.

Die moderne Astronomie untersucht im Detail solche kosmischen Strukturen wie Galaxien: Arten von Galaxien, Merkmale der Wechselwirkung, ihre Unterschiede und Ähnlichkeiten und die Zukunft. In diesem Bereich gibt es noch viel Unverständliches und Bedarf für weitere Studien. Die Arten der Struktur von Galaxien sind bekannt, aber es gibt kein genaues Verständnis vieler Details, die beispielsweise mit ihrer Entstehung verbunden sind. Das derzeitige Tempo der Verbesserung von Wissen und Technologie lässt uns jedoch auf bedeutende Durchbrüche in der Zukunft hoffen. Galaxien werden jedenfalls nicht aus dem Fokus vieler Studien geraten. Und das liegt nicht nur an der allen Menschen innewohnenden Neugier. Daten über kosmische Muster und Leben machen es möglich, die Zukunft unseres Teils des Universums, der Milchstraße, vorherzusagen.

Die Dimensionen des sichtbaren Teils des Universums sind einfach unglaublich! Trotzdem ist dies nur ein Sandkorn am Ufer des grenzenlosen Ozeans - des Großen Universums - dessen wahrer Wert wir uns nicht vorstellen oder berechnen können ...

Die Milchstraße gehört zu einer Familie benachbarter Galaxien, die als Lokale Gruppe bekannt sind, und bildet zusammen mit ihnen einen Galaxienhaufen. Unter den nahen Galaxien gibt es prächtige Spiralen. Eines davon, die Andromeda-Galaxie, ist das am weitesten entfernte Objekt, das mit bloßem Auge sichtbar ist. Die meisten Galaxien im Universum sind entweder spiralförmig oder elliptisch, und viele von ihnen sind Teil von Galaxienhaufen.

Während des gesamten 19. Jahrhunderts und zu Beginn des 20. Jahrhunderts. Astronomen wussten nicht genau, welche Art von verschwommenen hellen Flecken sie durch ein Teleskop sahen. Es war klar, dass Sterne Teil der Milchstraße waren, ebenso wie helle Gaswolken wie der Orionnebel. Aber bei ihrer Suche nach Kometen und Planeten fanden Astronomen wie Charles Messier und William Herschel Tausende von schwächeren Nebeln, von denen viele spiralförmig waren. Astronomen wollten wissen, ob es sich um Galaxien weit jenseits der Milchstraße oder nur um Gaswolken in unserer Galaxie handelt. Die Antwort auf diese Frage war nur möglich, als eine Methode gefunden wurde, um die Entfernungen zu diesen schwachen Nebeln zu messen.

1924 hat der amerikanische Astronom Edwin Hubble das überzeugend bewiesen Spiralnebel sind riesige Galaxien, ähnlich wie die Milchstraße, aber unendlich weit von ihr entfernt. Mit einem einzigen Schlag erschloss er die atemberaubende Weite des Universums. Hubble entdeckte als erster veränderliche Sterne in der Andromeda-Galaxie – Cepheiden. Sie waren viel schwächer als die Cepheiden der Magellanschen Wolken. Der Helligkeitsunterschied bedeutete, dass die Andromeda-Galaxie zehnmal weiter von uns entfernt sein musste als die Magellanschen Wolken.

Die Andromeda-Galaxie kann mit bloßem Auge beobachtet werden – sie ist das entfernteste Objekt, das man ohne Fernglas oder Teleskop sehen kann. Unzählige Galaxien sind viel schwächer als diese und daher noch weiter von uns entfernt. Edwin Hubble entdeckte das Reich der Galaxien. In den nächsten Jahren maß er die Entfernungen zu vielen anderen Spiralen und konnte nachweisen, dass auch die nächsten Galaxien von uns entfernt sind viele Millionen Lichtjahre. Die Dimensionen des beobachtbaren Universums übertrafen bisherige Vermutungen bei weitem.

Ortsgruppe

Wenn wir in den Weltraum schauen, stellen wir fest, dass Galaxien nicht gleichmäßig über das Universum verteilt sind. Galaxien häufen sich an, um Haufen oder Familien zu bilden. Unsere eigene Familie wird die „Lokalgruppe“ genannt. Dies ist im Allgemeinen eine eher spärliche Formation: Etwa 25 ihrer Mitglieder sind über einen Raum von 3 Millionen Lichtjahren verstreut. Die größten davon sind die Milchstraße sowie die Spiralgalaxien M31 in Andromeda und die MZZ in Triangulum. Die Milchstraße wird von etwa neun Zwerggalaxien begleitet, die sich in der Nähe bewegen, und Andromeda hat acht weitere. Astronomen finden in unserer Lokalen Gruppe immer wieder neue schwache Galaxien.

Jedes Mitglied der „Lokalen Gruppe“ bewegt sich unter dem Einfluss der Gravitationsanziehung aller anderen Mitglieder. Alle Galaxienhaufen werden durch das Gravitationsfeld zusammengehalten, das die wichtigste Kraft ist, die im Universum auf große Entfernungen wirkt. Durch die Messung der Geschwindigkeiten von Galaxien in der Lokalen Gruppe können Astronomen ihre Gesamtmasse berechnen. Sie ist etwa 10-mal größer als die Masse sichtbarer Sterne – daraus folgt, dass die Lokale Gruppe viel dunkle, unsichtbare Materie enthalten muss.

Cluster in Jungfrau

Wenn wir unsere Reise außerhalb der „Lokalen Gruppe“ fortsetzen, werden wir auf weitere kleine Gruppen von Galaxien treffen – zum Beispiel das Stefan-Quintett, in dem zwei Spiralgalaxien miteinander verschränkt sind. Und dann flimmern viel größere Cluster. Der riesige Virgohaufen, etwa 50 Millionen Lichtjahre entfernt, ist der uns am nächsten gelegene große Galaxienhaufen. Es ist zu weit weg, um die Entfernung mit variablen Sternen berechnen zu können. Stattdessen werden die Helligkeiten der hellsten Sterne und der größten Sternhaufen für die Berechnung verwendet. Ihre Brillanz wird mit der Brillanz ähnlicher Objekte verglichen, deren Entfernung bereits bekannt ist.

Der Virgo-Cluster ist riesig; es erstreckt sich über eine Fläche, die etwa das 200-fache der Fläche beträgt, die der Vollmond am Himmel einnimmt! In diesem gigantischen Cluster gibt es mehrere tausend Mitglieder. In seinem zentralen Teil befinden sich drei elliptische Galaxien, die erstmals von Charles Messier aufgelistet wurden: M84, M86 und M87. Das sind wirklich riesige Galaxien. Die größte von ihnen, M87, ist in ihrer Größe vergleichbar mit unserer gesamten „Lokalgruppe“. Der Virgo-Cluster ist so massiv, dass seine Gravitationswirkung nicht nur dieses riesige Kollektiv zusammenhält, sondern sich bis zu unserer „Lokalen Gruppe“ erstreckt. Unsere Galaxie und ihre Begleiter bewegen sich langsam auf den Virgo-Haufen zu.

Cluster im Sternbild Coma Berenices

Wenn wir noch weiter gehen, in einer Entfernung von etwa 350 Millionen Lichtjahren, erreichen wir eine riesige galaktische Stadt im Sternbild Coma Berenices. Dies ist der Coma-Haufen, der über 1.000 helle elliptische Galaxien und möglicherweise viele tausend kleinere Mitglieder enthält, die mit modernen Mitteln nicht mehr sichtbar sind. Die Größe des Clusters im Durchmesser erreicht 10 Millionen Lichtjahre; zwei überriesige elliptische Galaxien befinden sich in seinem Kern. Astronomen gehen davon aus, dass dieser Cluster Zehntausende von Mitgliedern enthält.

Alle Galaxien werden durch die Schwerkraft zusammengehalten. In diesem Fall weisen die Geschwindigkeiten der Galaxien innerhalb des Haufens darauf hin nur wenige Prozent der Gesamtmasse sind in den Sternen enthalten, die wir sehen können. Der Coma-Veronica-Cluster besteht wie andere große Cluster dieser Art hauptsächlich aus dunkler Materie.

Es ist unwahrscheinlich, dass Spiralgalaxien in den zentralen Regionen von dicht besiedelten Haufen wie dem in Coma Veronica existieren. Vielleicht liegt das daran, dass die einst dort existierenden Spiralgalaxien zu elliptischen Galaxien verschmolzen sind. Der Coma-Cluster ist eine starke Quelle von Röntgenstrahlen, die von sehr heißem Gas mit einer Temperatur von 10 bis 100 Millionen Grad emittiert werden. Dieses Gas befindet sich im zentralen Teil des Clusters; in seiner chemischen Zusammensetzung kommt es dem Material von Sternen nahe.

Es ist möglich, dass Folgendes passiert ist. Die im zentralen Teil des Haufens befindlichen Galaxien kollidierten miteinander und gaben nach dem Aufprall ihre Gaswolken ab. Das Gas wurde durch Reibung erhitzt, als Galaxien mit Geschwindigkeiten von bis zu Tausenden von Kilometern pro Sekunde hindurchrasten. Als die Galaxien ihr Gas verloren, verschwanden ihre Spiralarme allmählich.

Supercluster und Hohlräume

Die Weltraumfotografie zeigt, dass Galaxien immer wieder auftauchen, während wir uns in das Universum bewegen. In fast jede Richtung, in die wir schauen, gibt es eine Streuung schwacher Galaxien wie Staub. Einige Objekte wurden in einer Entfernung von bis zu gefunden 10 Milliarden Lichtjahre. Jede dieser unzähligen Galaxien enthält Milliarden von Sternen. Solche Zahlen sind selbst für professionelle Astronomen schwer vorstellbar. Das extragalaktische Universum ist größer als alles, was man sich vorstellen kann.

Fast alle Galaxien befinden sich in Haufen mit einigen bis zu vielen tausend Mitgliedern. Aber was lässt sich zu diesen Clustern selbst sagen: Vielleicht sind sie auch zu Familien zusammengefasst? Ja, das ist richtig!

Der lokale Cluster von Clustern, bekannt als "Local Supercluster", ist eine abgeflachte Formation, die unter anderem die Local Group und den Virgo Cluster umfasst. Der Schwerpunkt liegt im Virgo-Cluster, und wir befinden uns am Rande. Astronomen haben sich bemüht, den lokalen Superhaufen in 3D abzubilden und seine Struktur aufzudecken. Es stellte sich heraus, dass es etwa 400 einzelne Galaxienhaufen enthält; diese Cluster werden in Schichten und Bändern gesammelt, die durch Lücken getrennt sind.

Ein weiterer Superhaufen befindet sich im Sternbild Herkules. Davor, etwa 700 Millionen Lichtjahre und etwa 300 Millionen Lichtjahre auf dem Weg dorthin, treffen sich Galaxien anscheinend überhaupt nicht.

So haben Astronomen festgestellt, dass Supercluster durch riesige leere Räume voneinander getrennt sind. Innerhalb von Superclustern gibt es auch Millionen Lichtjahre große "Blasen", die keine Galaxien enthalten. Supercluster falten sich zu Fäden und Bändern und verleihen dem Universum im größten Maßstab eine schwammige Struktur.

Hubbles Gesetz und Rotverschiebung

Wir wissen jetzt, dass sich unser Universum ständig ausdehnt und immer größer wird. Hubble spielte bei der Entdeckung eine entscheidende Rolle. Anhand von Cepheidensternen bestimmte er die Entfernungen zu den nächsten Galaxien und bestimmte ihre Geschwindigkeiten aus Rotverschiebungsmessungen. Die Entdeckung wurde gemacht, als er die Geschwindigkeiten von Galaxien als Funktion ihrer Entfernungen aufzeichnete. Es stellte sich heraus, dass das Verhältnis dieser beiden Größen in der Grafik durch eine gerade Linie ausgedrückt wird: Je weiter die Galaxie von uns entfernt ist, desto größer ist ihre Geschwindigkeit. Hubble-Gesetz besagt, dass Je schneller sich eine Galaxie bewegt, desto weiter entfernt ist sie. Hubble fand eine Beziehung zwischen zwei Größen, die für nahe Galaxien gemessen werden konnten: zwischen Entfernung und Rotverschiebung (die Geschwindigkeit angibt). Und nachdem eine solche Verbindung hergestellt wurde, kann das Gesetz von Hubble umgekehrt und für das umgekehrte Verfahren verwendet werden. Durch die Messung der Rotverschiebung für weiter entfernte Galaxien ist es möglich, mithilfe des Hubble-Gesetzes die Entfernung zu ihnen zu berechnen. So ermitteln Astronomen die Entfernungen zu fernen Galaxien in unserem Universum.

Natürlich besteht bei der Anwendung des Hubble-Gesetzes eine gewisse Unsicherheit über die Korrektheit des Ergebnisses. Wenn beispielsweise bei der Berechnung der Entfernungen zu den nächsten Galaxien eine Ungenauigkeit gemacht wird, ist die Grafik nicht mehr absolut korrekt: Jeder Fehler darin setzt sich bis in den Weltraum fort, wenn wir versuchen, die Entfernungen zu weiter entfernten Galaxien damit zu ermitteln. Dennoch ist Hubbles Gesetz die wichtigste Methode, um die großräumige Struktur des Universums zu studieren.

Expansion des Universums

Warum impliziert Hubbles Gesetz, dass sich das Universum ausdehnt? Alle Galaxien entfernen sich von uns. Die Milchstraße ist also das Zentrum des Universums? Denn wenn wir eine Explosion sehen – zum Beispiel ein Feuerwerk, das am Himmel explodiert – dann zerstreut sich alles vom Ort der Explosion in alle Richtungen. Wenn also alles um uns herum von uns wegfliegt, müssen wir im Zentrum dieser Expansion stehen?

Nein, ist es nicht: Wir sind nicht im Zentrum.

Wenn bei einer Explosion einzelne Teile in verschiedene Richtungen zerstreut werden, vergrößern sich die Abstände zwischen allen Fragmenten. Das bedeutet, dass jedes Stück „sieht“, wie alle anderen ihm davonfliegen. Um zu verstehen, wie das funktioniert, nehmen Sie einen Ballon und zeichnen Sie einige Galaxien darauf, indem Sie spiralförmige und elliptische Symbole verwenden. Nun den Ballon langsam aufblasen. Während sie sich ausdehnt, entfernen sich die Galaxien voneinander. Welche Galaxie Sie auch immer als Ausgangspunkt wählen, alle anderen werden beim Aufblasen des Ballons immer weiter besprüht.

Dies kann auch aus mathematischer Sicht diskutiert werden. Die Schale des Balls ist eine gekrümmte Oberfläche, sie hat fast keine Dicke. Wenn Sie einen Ballon aufblasen, dehnt sich diese kugelförmige Oberfläche aus, um immer mehr Raum zu bedecken. Die gekrümmte Hülle, die selbst zweidimensional ist, dehnt sich im dreidimensionalen Raum aus. Dabei entfernen sich die auf dem Ball gezeichneten Galaxien immer weiter voneinander.

Was das Universum betrifft, dehnen sich die drei Dimensionen des gewöhnlichen Raums in einen speziellen vierdimensionalen Raum aus, der Raumzeit genannt wird. Eine weitere Dimension ist die Zeit. Im Laufe der Zeit nehmen die drei Dimensionen des Kosmos kontinuierlich an Länge zu. Galaxienhaufen, die untrennbar mit dem expandierenden Weltraum verbunden sind, entfernen sich ständig voneinander.

Alter des Universums

Wie können Astronomen das Alter des Universums bestimmen? Das Alter eines Baumes ermitteln wir, indem wir die Jahresringe am Schnitt zählen – pro Jahr wächst ein Ring. Auf das Alter von Gesteinen, die sich in Sedimenten abgelagert haben, können Geologen aus den darin gefundenen Fossilien schließen. Das Alter des Mondes wurde durch Messung der Radioaktivität von Gesteinen bestimmt, die radioaktive Elemente enthalten. Bei all diesen Methoden extrahieren sie auf die eine oder andere Weise die notwendigen Daten - die Anzahl der Ringe, Sägefossilien, die Intensität der verbleibenden Strahlung - und berechnen daraus das Alter.

Um das Alter des expandierenden Universums zu bestimmen, untersuchen wir die Entfernung und Geschwindigkeit einer großen Anzahl von Galaxien. Es stellt sich heraus, dass die Geschwindigkeit von Galaxien pro Million Lichtjahre entfernt um etwa 20 km / s zunimmt (Astronomen kennen diese Zahl mit einer Toleranz von 2-3 km / s nicht ganz genau). Wenn wir wissen, wie sich die Geschwindigkeit mit der Entfernung ändert, können wir berechnen, dass vor 17 Milliarden Jahren alle Materie am selben Ort war. Dies ist eine Möglichkeit, das Alter des Universums zu bestimmen. Da ihr Alter die Zeit nach dem Urknall ist, als die Expansion begann...

Weitere Informationen über die wahre Struktur des Universums finden Sie in den Büchern von Academician N.V. Levashov "The Last Appeal to Mankind" und "Inhomogeneous Universe" und andere.

800 Billionen Sonnen leben in einem fernen Galaxienhaufen

Iwan Terechow, 17.10.2010

Der unendliche Kosmos "wirft" den Wissenschaftlern immer neue, beeindruckende Details der Existenz in einem frühen Stadium seiner Entwicklung zu. Diesmal haben Astronomen des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Zusammenarbeit mit dem SPT (South Pole Telecope) einen der massereichsten Galaxienhaufen entdeckt, 7 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt. Informationen über die Gesamtmasse des Haufens können Schwindel- und Übelkeitsanfälle verursachen, wenn man versucht, das Ausmaß der Aktion einzuschätzen: Ein Sternhaufen hat laut Messungen eine Masse, die gleich der Masse ist 800 Billionen Sonnen.

Die Sammlung benannt SPT-CL J0546-5345, befindet sich im Sternbild Pictorus. Seine Rotverschiebung z beträgt 1,07, was bedeutet, dass Astronomen den Haufen jetzt in dem Zustand beobachten, in dem er sich vor sieben Milliarden Jahren befand. Außerdem war diese Struktur schon damals fast so groß wie der Coma of Veronica-Cluster, der einer der dichtesten Cluster ist, die der Wissenschaft bekannt sind. Forscher glauben, dass im Laufe der Zeit SPT-CL J0546-5345 hätte sich vervierfachen können.

„Dieser Galaxienhaufen gewinnt den Titel im Schwergewicht. Dies ist einer der massereichsten Haufen, der jemals in dieser Entfernung gefunden wurde“, sagte Mark Brodwin vom Zentrum. (Mark Brodwin), einer der Autoren eines Artikels, der in veröffentlicht wurde "Astrophysikalische Zeitschrift". Wie Broadwin feststellte, SPT-CL J0546-5345 viele ziemlich alte Galaxien. Das bedeutet, dass der Cluster in der „Kindheit“ des Universums entstand, in den ersten zwei Milliarden Jahren seiner Existenz. Das Alter des Universums, laut der Sonde WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), wird auf 13,73 Milliarden Jahre geschätzt. Solche Cluster können nützlich sein, um den Einfluss von dunkler Materie und dunkler Energie auf die Bildung verschiedener Strukturen im Weltraum zu untersuchen.

Das Team entdeckte den Haufen, während es mit den ersten Daten des SPT-Teleskops arbeitete, das an der Amundsen-Scott-Station in der Antarktis installiert war. Das 10-Meter-Teleskop, das im Frequenzbereich von 70 bis 300 GHz arbeitet, wurde 2007 in Betrieb genommen. Die Suche nach Galaxienhaufen ist seine Hauptaufgabe, mit Hilfe von SPT-Daten hoffen Wissenschaftler, einer Zustandsgleichung für dunkle Energie näher zu kommen, die laut Astronomen etwa 74% der Masse des Universums ausmacht. Astronomen untersuchten den gefundenen Cluster mit den Instrumenten des Spitzer-Weltraumteleskops (Weltraumteleskop Spitzer), sowie die Teleskopgruppe des chilenischen Observatoriums Las Campanas. Dadurch war es möglich, einzelne Galaxien im Haufen herauszugreifen und ihre Bewegungsgeschwindigkeit abzuschätzen.

SPT-CL J0546-5345 gelang es dank des sogenannten Sunyaev-Zeldovich-Effekts - geringfügige Verzerrungen in der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung - das "Echo" des Urknalls zu erkennen, die auftreten, wenn die Strahlung einen großen Haufen durchdringt. Diese Suchmethode deckt sowohl nahe als auch entfernte Haufen gleichermaßen gut auf und ermöglicht auch eine ziemlich genaue Schätzung ihrer Masse.

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Es gibt drei Haupttypen von Galaxien: spiralförmig, elliptisch und unregelmäßig. Zu ersteren gehören beispielsweise die Milchstraße und Andromeda. In der Mitte befinden sich Objekte und ein schwarzes Loch, um das sich ein Halo aus Sternen und dunkler Materie dreht. Arme zweigen vom Kern ab. Die Spiralform entsteht dadurch, dass die Galaxie nicht aufhört sich zu drehen. Viele Vertreter haben nur einen Ärmel, aber einige können drei oder mehr zählen.

Tabelle der Eigenschaften der Haupttypen von Galaxien

Spiralen gibt es mit und ohne Jumper. Beim ersten Typ wird die Mitte von einem dichten Sternenbalken durchzogen. Und die zweite solche Formation wird nicht beobachtet.

Elliptische Galaxien beherbergen die ältesten Sterne und haben nicht genug Staub und Gas, um junge zu erschaffen. Sie können in ihrer Form einem Kreis, einem Oval oder einer Spirale ähneln, jedoch ohne Ärmel.

Ungefähr ein Viertel der Galaxien repräsentiert eine Gruppe unregelmäßiger Galaxien. Sie sind kleiner als Spiralen und weisen manchmal bizarre Formen auf. Sie können durch das Erscheinen neuer Sterne oder durch Gravitationskontakt mit einer Nachbargalaxie erklärt werden. Zu den falschen gehören .

Es gibt auch viele galaktische Untertypen: Seyfert (Spiralen mit schneller Bewegung), helle elliptische Überriesen (absorbieren andere), Ring (ohne Kern) und andere.