Warum können sich Galaxien überall gleichschnell drehen ohne "auseinanderzufallen"?
Ich habe letztens eine Doku über Galaxien gesehen und in dieser Doku wurde gesagt, dass sich Galaxien überall Gleichschnell drehen. Das würde doch eigentlich nicht gehen, weil Gravitation des Schwarzen Loches im Zentrum der Galaxie nach außen hin schwächer wird und somit die Fliehkraft bewirkt, dass die Sterne, Planeten und Gase sich immer weiter vom Kern der Galaxie entfernen. Wie ist das dann möglich, dass sich eine Galaxie überall gleich schnell dreht?
3 Antworten
Hi, naturgemäß ist die Rotationsgeschwindigkeit an der größten peripheren Ausdehnung sogar auch am größten wie z.B. bei der Erde am Äquator im Verhältnis zu höheren Breitengraden. (Deswegen geht der Sonnenuntergang am Äquator im Vergleich z. B. zu einem in Spanien oder Schottland auch ziemlich "Ruck-Zuck"). Ansonsten vergleiche Kepler und "Fahrstrahl" etc. Was die Galaxien dennoch "zusammenhält" ist ihre schiere Eigenmasse mit entsprechender Gravitationswirkung. Allerdings zeigen ältere Galaxien mit ihren typischen Spiralarmen auch die Wirkung dieser Rotation. - Also alles kein Widerspruch und Hexenwerk. - Das sie sich aber überall gleich schnell drehen müßte aus meiner Sicht allerdings ein "Mißverständnis" sein. ;-) Gruß
2. Keplersches Gesetz:"Ein von der Sonne zum Planeten gezogener Fahrstrahl überstreicht in gleichen Zeiten gleich große Flächen." - Und das gilt für alle isomorphen Gravitationssysteme nicht gleich? - Mit oder ohne dunkler Materie?
Ehrlich, du hast ein Talent dafür, Dinge überkompliziert auszudrücken.
Was meinst du mit isomorphe Gravitationsssysteme? Solche, die sich in ihrer Natur gleichen? Falls ja, ist dies der springende Punkt: Sie gleichen sich eben nicht, aufgrund der dunklen Materie.
Da dunkle Materie nicht verklumpen kann, bildet sie räumlich ausgedehnte Halos. Zudem ist ihr mengenmäßiger Anteil erheblich größer. das führt dazu, , dass der Abfall des Gravitationspotential wesentlich flacher ist, als man dies bei einem System aus leuchtender Materie der Fall wäre.
Die Konsequenz ist, dass die Randpartien der Galaxien kaum langsamer sind als die zentralen Teile einer Galaxie, weil man es nicht mit einem reinen Keplerorbit zu tun hat, wie es bei rein leuchtender Materie der Fall wäre, sondern sich die leuchtende Materie in einem Trog dunkler Materie befindet, der eine viel größere Ausdehnung hat als der sichtbare Teil der Galaxie.
LG
Danke für die Erklärung. Aber "überkompliziert"? - Ich weiß nicht - ich dachte ein treffender Begriff für das was ich sagen will wäre weniger kompliziert als 5 Beschreibungssätze. - Na gut - Bin mit dem Problem aber noch nicht so ganz durch - siehe: meine Nachfrage zum coolen Beitrag von "Discipulus77" Bin wohl mit der "dunklen Materie" noch nicht so ganz durch ;-)
Wenn du einigermaßen Englisch kannst:
https://youtube.com/watch?v=fUAzc1evIBo
Keine Angst vor Formeln. Das Video erklärt es sehr verständlich. Grob gesagt geht es darum, dass man aus dieser Galaxierotation auf die Dunkle Materie geschlossen hat. Deren Existenz sorgt für ebendas Verhalten, wonach du gefragt hast. Einfach im Video schauen, sonst googlen.
Cooler Beitrag. - OK. Der Denkfehler in Bezug auf Kepler ist mir klar geworden. Irgendwie auf die Schnelle "spiegelverkehrt" gedacht. Umlaufbahnen passen auch nicht auf die Rotation eines Körpers. Aber gerade im letzten Punkt bleibt bei mir das Problem. Warum sollte für eine Galaxie als Rotationskörper nicht dasselbe gelten wie für die Erde wenn man unterstellt, dass beide als Gravitationssystem gleiche oder ähnliche Parameter besitzen?!
http://www.astronews.com/frag/antworten/1/frage1574.html
oder
http://eggetsberger-info.blogspot.de/2014/02/mit-welcher-geschwindigkeit-dreht-sich.html
Bei der Berechnung von Orbits werden die beteiligten Körper als Punktmassen gehandhabt - das sind sie aber nicht. Normalerweise spielt das keine Rolle, da ein Körper in einer Umlaufbahn um einen anderen Körper außerhalb jenen anderen Körpers und somit weit genug entfernt vom Gravitationszentrum ist.
Betrachtet man die Körper als Punktmassen, so könnte man auch einen Orbit berechnen, der sich innerhalb der Oberfläche befindet. Beispielsweise könnte ich als Referenz einen normalen Stern mit 3 Sonnenmassen und einen Radius von ein paar Millionen km und einen Neutronenstern mit der gleichen Masse aber nur rund 10 km Radius nehmen.
Betrachtet man einen Orbit aus einem Abstand größer als der Radius des normalen Sterns, so verhalten sich beide gleich. Es ist egal, ob die Bahn eines potenziellen Begleiters 10, 100 oder 1000 Millionen km entfernt ist, die Bahnparameter sind sowohl beim Stern als auch beim Neutronenstern identisch.
Spannend wird es aber, wenn du einen Orbit von meinetwegen nur 10000 km betrachtest. Bei dem Neutronenstern ist das kein Problem, denn der ist ja nur ein paar km groß und kann daher immer noch als Punktmasse betrachtet werden.
Beim normalen Stern befände sich der Orbit aber komplett innerhalb des Sterns selbst, denn dieser ist ja mehrere Millionen km groß. Eine Betrachtung als Punktmasse kommt demzufolge nicht mehr infrage. Du musst nun die Masseverteilung des Sterns betrachten. Ein Teil ist innerhalb dieses hypothetischen Orbits, ein Teil aber auch außerhalb davon.
Natürlich ist es grober Unfug, so einen Orbit bei einem Stern zu berechnen. Wenn der Orbit innerhalb der Sternenoberfläche verläuft heißt das, dass das entsprechende Objekt entweder in den Stern stürzt, oder bereits Teil davon ist. Folglich kann es keine Orbits geben, die durch die Oberfläche eines anderen Körpers führen.
Bei Galaxien ist das nun anders. Da dunkle Materie elektromagnetisch nicht wechselwirkt, kann auch keine Reibung entstehen. Statt an der "Oberfläche" aufzuprallen oder "im Inneren" durch Reibung abgebremst zu werden, kann die leuchtende Materie ihren Weg innerhalb der dunklen Materie unbeirrt fortführen.
Im Prinzip hat die leuchtende Materie also einen Orbit innerhalb einer Blase aus dunkler Materie. Ein Teil der Masse liegt auch hier innerhalb des Orbits, ein anderer Teil jedoch außerhalb.
Im Gegensatz zu dem hypothetischen Orbit innerhalb der Sternoberfläche gibt's hier aber keine Abbremsung. Da man es auch hier nicht mit einer Punktmasse zu tun hat, kommt es, dass die Rotationsgeschwindigkeit der Sterne über die gesamte Scheibe der Galaxie konstant ist.
Um einen Unterschied festzustellen, müsste man sich außerhalb der Blase aus dunkler Materie befinden. Jedoch befindet sich der komplette Anteil an leuchtender Materie innerhalb davon. Deswegen ist die Geschwindigkeit der Sterne innerhalb der Galaxie annähernd konstant.
Hey,
deine Erklärung ist leider fehlerhaft. Bei Orbits würde man mit zunehmenden Abstand vom Gravitationszentrum auch langsamere Bahngeschwindigkeiten annehmen. Dies stellt man allerdings bei Galaxien nicht fest, sondern, wie der Fragesteller schon schrieb, nahezu gleichbleibend vom Zentrum bis an den Rand.
Die Erklärung ist, dass die sichtbaren Galaxien in einem Halo aus Dunkler Materie eingebettet sind.