Frage von Emmalarley, 13

Was ist die Dichtewellentheorie?

Also die Dichtewellentheorie besagt ja, dass sich die Spiralarme immer wieder neu bilden. Was passiert denn mit den alten Armen? Wandern die dann zu den neuen stellen, wo die Gasdichte wieder hoch ist?

Expertenantwort
von uteausmuenchen, Community-Experte für Astronomie & Physik, 4

Hallo Emmarley,

die Dichtewellentheorie ist eine Erklärung der Spiralarme, die wir in Spiralgalaxien beobachten.

Am besten kannst Du es Dir vielleicht mit Hilfe einer Autobahn vorstellen.

Stell Dir vor, es ist einer dieser Samstage im Sommer, wenn die halbe Nation auf dem Weg nach Italien ist. Bist Du schon einmal an so einem Tag mit dem Auto  in den Urlaub gefahren? Über den Brenner?

Wenn ja: Versuch' Dich an die Fahrt zu erinnern.

Man sollte meinen, wenn alle sich brav an ihr Tempolimit halten und es keinen Unfall gibt, dann fließt der Verkehr halt gleichmäßig mit diesem Tempolimit gen Süden.

Das ist aber nicht so. Winzige Störungen sorgen dafür, dass einzelne Autofahrer mal kurz bremsen müssen - weil sie merken, dass sie zu dicht auf den Vordermann kommen. Ihr Hintermann erschrickt erst mal, weil er ja nur das Bremslicht sieht und tritt vielleicht schon etwas fester in die Seile.

Was sich ergibt, ist ein sich aufschaukelnder Effekt - das typische "Stop- an Go"-Fahren auf einer fast verstopften Autobahn. An den Stellen, wo irgendwann mal jemand bremsen musste, wird sich die "Bremsstelle" noch lange halten - auch dann, wenn da kein Hindernis, kein Unfall oder sonst irgendeine greifbare Ursache vorhanden wäre: Die Autos fahren dort noch einige Zeit verlangsamt und dichter. Hinter diesen Bremsstellen ist der Verkehr dagegen flüssiger, die Autos können zügiger fahren, die Abstände sind größer.

Wenn Du eine solche Autobahn mit "Stop-an-Go"-Abschnitten von oben betrachten würdest, dann sähe es gar nicht so anders aus, wie die Spiralarme: Stellen mit verdichtem Verkehrsaufkommen, die sich mit anderer Geschwindigkeit über die Autobahn schieben als es ihre Bausteine - die Autos - tun.

So, jetzt zurück zu den Galaxien.

Da bremsen die Sterne natürlich nicht. ;-)

Aber es gibt eben Stellen, an denen ist die Dichte interstellaren Gases höher als an anderen. Sehr wahrscheinlich spielen diese interstellaren Gaswolken eine Rolle bei der Bildung der Spiralarme. Diese sorgen damit für Dichteschwankungen in der Sterndichte.

Die Sterne selbst wandern mit einer anderen Geschwindigkeit um das galaktische Zentrum als es die Spiralarme tun. Für einen Stern ist das also ein klein wenig so, wie für einen Autofahrer auf einer vollen Autobahn: Er fährt sein Tempolimit (hier: er umrundet das galaktische Zentrum mit der Geschwindigkeit, die zu seinem Abstand vom Zentrum nach Kepler gehört) und kommt auf seiner Runde durch Stellen höheren Verkehrsaufkommens (hier:Gas- und Sterndichte) und solchen geringerer Dichte.

Dichtewellen heißt also, dass es sich bei den Spiralarmen einfach um lokale Schwankungen der Sterndichte handelt. Sie sind keine physikalische Struktur, sondern ein Überlagerungseffekt, der sich für eine gewisse Zeit in der Galaxie hält. Irgendwann wird sich die Schwankung der Dichte an dieser Stelle dann ausgeglichen haben. Und dann verschwindet dieser Spiralarm. Und natürlich bilden sich im selben Zeitraum woanders Verdichtungen - es werden ja nicht weniger Sterne. Die müssen ja irgendwohin.

http://www.spektrum.de/news/wie-spiralarme-in-galaxien-entstehen/1190076

Grüße

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