Warum drehen sich Galaxien?

ascer · Anmeldungsdatum: 24.11.2011 Beiträge: 26

Hallo Community!

In den Unweiten des Universums findet man ja z.B. sehr viele Spiralgalaxien, so wie unsere Milchstraße. Soweit mir bekannt, ergibt sich beispielsweise für unser Sonnensystem aufgrund seiner eigenen Masse und Geschwindigkeit um das Zentrum eine bestimmte Zentrifugalkraft.

Würde keine (oder zuwenig) Kraft der Zentrifugalkraft entgegenwirken, würde unser Sonnensystem nicht mehr um das Zentrum der Milchstraße in einem stabilen "Orbit" kreisen, sondern anfangen sich mehr und mehr einer geradlinigen Bahn ins nichts anzunähern, weg von dem Zentrum der Milchstraße.

Einen stabilen "Orbit" um das Zentrum der Milchstraße also hat beispielsweise unser Sonnensystem nur, weil es ausreichend sichtbare Masse mit entsprechender Gravitation auf dem Weg ins Zentrum gibt, noch wichtiger im Zentrum ein superschweres schwarzes Loch existiert, was noch mehr Gravitation auswirkt und noch wichtiger, dunkle Materie existiert, die noch mehr Gravitation ausübt und diese ganzen Kräfte eben der Zentrifugalkraft entgegenwirken und sie in der Summe aufwiegen.

Nennen wir im folgenden mal die Summe der Gravitationskräfte ( Materie / superschweres schwarzes Loch im Zentrum / dunkle Materie ) F1

und

die Zentripetalkraft F2.

Wenn sich also erstmal die Sonnensysteme bewegen in einer Galaxie, ist klar, dass es möglich ist, dass F1 in Näherung F2 entspricht und damit eine stabile Umlaufbahn erreicht wird.

Aber irgendwie muss das ganze doch mal begonnen haben?
Warum fängt denn ein Sonnensystem an, sich um den Mittelpunkt einer Galaxie zu drehen?

Wenn im Urknall die Materie kugelförmig explosionsartig verbreitet wurde und sich irgendwo Schwerpunkte bildeten, bei denen sich dann Materie zu Galaxien verdichtete, dann müsste doch eigentlich sich im Zuge dieser "Verdichtung" die ganze Materie auf einen Punkt konzentrieren (mit der Zeit) und nicht einfach so auf stabile Umlaufbahnen gehen?

Warum ist also bei der Entstehung die Materie aufgrund noch nicht vorhandener Drehung, also einem vollkommen fehlenden F2, nicht einfach nur wegen F1 immer schneller in den Kern der Galaxie "gestürzt"?

Mir ist irgendwie sehr unschlüssig, wie also überhaupt Galaxien mit Systemen auf stabilen Umlaufbahnen entstehen konnten...warum eben nicht die ganze Materie einfach sich quasi "auf einen fetten Haufen" im Mittelpunkt konzentriert.

grüße & Danke im Vorraus,

ascer

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18087

Zur Stabilität der Bahnen in Galaxien muss man weder auf SLs noch auf DM zurückgreifen. Letztlich kliegt es nur daran, dass Materie (egal wie viel!!) existiert und eine Gravitationskraft auf "weiter draußen liegende" Matertie ausübt. Das funktioniert für (zunächst) relariv beliebige Materieverteilungen, da sie sich über diue Zeit "stabilisieren"

Wenn überhaupt dann kann man als Grund anführen, dass wir in einem räumlich dreidimensionalen Universum leben, da nur darin das Newtonsche 1/r Gravitationspotential gilt, für welches stabile Bahnen im Gravitationsfeld existieren. Konkrete bedeutet das, dass nicht nur irgendeine ausgewählte Bahn stabil ist, sondern dass eine Schar von Bahnen auch unter kleinen Störungen stabil bleibt.

ascer · Anmeldungsdatum: 24.11.2011 Beiträge: 26

Ok, aber warum finden sich die Sterne denn überhaupt auf den Bahnen ein?

Müssten sie nicht eben eigentlich, wenn sie zentral aus dem Mittelpunkt angezogen werden, einfach näherungsweise linear in das Zentrum stürzen?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18087

Wenn Materie (z.B. Gaswolken) symmetrisch um ihren Massenmittelpunkt angeordnet wäre und sich rein radial bewegen würde, dann würde sie auch radialsymmetrisch direkt ins Zentrum stürzen. Bei Abweichungen von dieser exakten Symmetrie wird sich jedoch weine Rotation einstellen. Zufällig verteilte Materie mit Verklumpungen wird also fast immer zu einzelnen Matereiansammlungen kollabieren und dabei zu rotieren beginnen.

ascer · Anmeldungsdatum: 24.11.2011 Beiträge: 26

Ok also liegt es im Prinzip daran, dass die gesamte Materie einer Galaxie schon von Anfang an inhomogen verteilt ist und möglicherweise sogar eigene Geschwindigkeitsvektoren vorher inne hatte oder sie zumindest aufnimmt, um sich, wegen der Gravitation, zu größeren "Verklumpungen" zu sammeln und auf diesem Weg bzw. während dieser Bewegung stellt sich dann allmählich eine stabile Umlaufbahn und die Radialbewegung ein?!

Wie kommt es denn dazu, dass die Galaxie in einer bestimmten Richtung rotiert?

Sind quasi zufällig die Mehrheit der größeren massereicheren Materieansammlungen beispielsweise "rechtsrum" geflogen, haben dabei stabile Umlaufbahnen "gefunden" und die kleineren Ansammlungen im Laufe der Zeit mit "in die richtige Richtung" gezogen?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18087

ascer · Anmeldungsdatum: 24.11.2011 Beiträge: 26

Vielen Dank für die Antwort! smile

Wäre natürlich schön, wenn du den Part mit der Rotationsrichtung noch nachreichen könntest Augenzwinkern

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Woran sich zwanglos die Frage nach dem Drehimpuls des Sonnensystems anschließt(?).

ascer · Anmeldungsdatum: 24.11.2011 Beiträge: 26

Müsste sich das Sonnensystem nicht dahingehend genauso verhalten wie die Milchstraße oder andere Galaxien? (also die Erklärung dahinter dieselbe sein?!)

Oder wolltest du genau das mit deiner Frage implizieren?^^

DrStupid · Anmeldungsdatum: 07.10.2009 Beiträge: 5044

Eddy84 · Anmeldungsdatum: 14.03.2015 Beiträge: 1

Ich frage mich schon seit längerem ob folgende Analogie die rotation der Galaxien erklären könnte:

Wenn man eine Badewanne voller Wasser hat, bewegt sich dieses Wasser mit der rotationsdrehung der Erde (inkl. der Badewanne) mit. Sobald man den Abfluss öffnet, bildet sich ein Strudel aus und zwar in Anghängigkeit zur Drehrichtung der Erde (Nord- Südhalbkugel / links- Rechtsdrehend). Mit dem öffnen des Stopfens wird eine Energieumverteilung (Moleküle ändern Potetialenergie, kinetische Energie nimmt zu; Drehimpuls der Erde verringert sich minimal) angestoßen.

Kann es sein, dass die Galaxien, z.B. die Milchstrasse, diese Drehrichtungen vollziehen, weil im inneren der Galaxie ein schwarzes Loch (oder einfach nur viel Anziehungskraft) ist, was das ganze antreibt und die Raumstruktur diese Wirbel ausbildet?
Oder anders ausgedrückt. Das Zentrum der Galaxie zieht alle Masse an (ähnlich dem Abfluss). Während der beschleunigten Bewegung ins innere, bildet sich die Rotationsbewegung aus, weil die Materie nun eine Energieumverteilung erfährt. Würde also bedeuten, dass in analogie der Erdrotation die Raumstruktur (oder der Weltraum oder ...) auch eine Rotationsbewegung vollzieht...

Brillant · Anmeldungsdatum: 12.02.2013 Beiträge: 1973 Wohnort: Hessen

Günther · Anmeldungsdatum: 23.11.2010 Beiträge: 305