Seit Jahrtausenden starren die Menschen in den Nachthimmel und bewundern die Milchstraße. Heute setzen Sterngucker und Amateurastronomen diese Tradition fort, da sie wissen, dass das, was sie sehen, tatsächlich eine Ansammlung von Hunderten Millionen Sternen und Staubwolken ist, ganz zu schweigen von Milliarden anderer Welten.
Aber man muss sich fragen, wenn wir das leuchtende Band der Milchstraße sehen können, warum können wir dann nicht sehen, was in Richtung des Zentrums unserer Galaxie liegt? Angenommen, wir blicken in die richtige Richtung, sollten wir dann nicht mit bloßem Auge diese große, helle Ausbuchtung von Sternen sehen? Du kennst den, den ich meine, er ist auf allen Bildern zu sehen!
Leider müssen bei der Beantwortung dieser Frage eine Reihe von Realitätsprüfungen durchgeführt werden. Wenn es dunkel genug ist und die Bedingungen klar sind, ist der staubige Ring der Milchstraße am Nachthimmel sicherlich zu erkennen. Wir können jedoch mit bloßem Auge und abhängig vom sichtbaren Spektrum immer noch nur etwa 6.000 Lichtjahre in die Scheibe hineinsehen. Hier ist ein Überblick darüber, warum das so ist.
Größe und Struktur:
Zunächst einmal reicht die schiere Größe unserer Galaxie aus, um den Verstand zu verblüffen. Die NASA schätzt, dass die Milchstraße einen Durchmesser von 100.000 – 120.000 Lichtjahren hat – obwohl einige Informationen darauf hindeuten, dass sie einen Durchmesser von 150.000 – 180.000 Lichtjahren haben könnte. Da ein Lichtjahr ungefähr 9,5 x 10 . beträgt12km, das macht den Durchmesser der Milchstraße ungefähr 9,5 x 1017- 1,14 x 1018km Durchmesser.
Laienhaft ausgedrückt, diese 950 Billiarden (590 Billiarden Meilen) auf 1,14 Trillionen km (7oo Septendezillionen Meilen). Es wird auch geschätzt, dass die Milchstraße 100 bis 400 Milliarden Sterne enthält (obwohl dies bis zu einer Billion sein könnte) und bis zu 100 Milliarden Planeten haben kann.
In der Mitte misst ca. 10.000 Lichtjahre im Durchmesser ist die dicht gepackte Gruppe von Sternen, die als 'Bulge' bekannt ist. Im Zentrum dieser Ausbuchtung befindet sich eine intensive Radioquelle namens Sagittarius A*, bei der es sich wahrscheinlich um ein supermassives Schwarzes Loch handelt, das die 4,1-Millionen-fache Masse unserer Sonne enthält.
Wir, in unserem bescheidenen Sonnensystem, sind ungefähr 28.000 Lichtjahre davon entfernt. Kurz gesagt, diese Region ist einfach zu weit, um sie mit bloßem Auge zu erkennen. Doch dahinter steckt noch mehr…
Radiobild des Nachthimmels. Quelle: Max-Planck-Institut für Radioastronomie, erstellt von Glyn Haslam.
Geringe Oberflächenhelligkeit:
Die Milchstraße ist nicht nur eine spiralförmige Balkengalaxie, sondern auch eine sogenannte Low Surface Brightness (LSB)-Galaxie – eine Klassifizierung, die sich auf Galaxien bezieht, deren Oberflächenhelligkeit von der Erde aus gesehen mindestens eine Größenordnung niedriger ist als die umgebenden Nachthimmel. Im Wesentlichen bedeutet dies, dass der Himmel dunkler als etwa 20,2 Magnituden pro Quadratbogensekunde sein muss, damit die Milchstraße zu sehen ist.
Dies macht es schwierig, die Milchstraße von jedem Ort auf der Erde aus zu sehen, an dem Lichtverschmutzung üblich ist – wie in Städten oder Vororten – oder wenn Streulicht vom Mond eine Rolle spielt. Aber selbst wenn die Bedingungen optimal sind, können wir mit bloßem Auge immer noch nur begrenzt sehen, aus Gründen, die viel mit allem zu tun haben, was zwischen uns und dem galaktischen Kern liegt.
Staub und Gas:
Auch wenn es für den zufälligen Beobachter nicht so aussieht, ist die Milchstraße voller Staub und Gas. Diese Materie ist als interstellares Medium bekannt, eine Scheibe, die satte 10-15% der leuchtenden/sichtbaren Materie in unserer Galaxie ausmacht und die langen Räume zwischen den Sternen ausfüllt. Die Dicke des Staubs lenkt sichtbares Licht ab (wie erklärt Hier ) und lässt nur Infrarotlicht durch den Staub.
Dieses schillernde Infrarotbild des Spitzer-Weltraumteleskops der NASA zeigt Hunderttausende von Sternen, die sich im wirbelnden Kern unserer spiralförmigen Milchstraße befinden. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech
Dies macht Infrarot-Teleskope wie die Spitzer Weltraumteleskop äußerst wertvolle Werkzeuge für die Kartierung und Untersuchung der Galaxie, da sie durch den Staub und Dunst blicken kann, um uns außergewöhnlich klare Ansichten dessen zu geben, was im Herzen der Galaxie und in den Sternentstehungsregionen vor sich geht. Beim Blick in das visuelle Spektrum begrenzen jedoch das Licht von der Erde und die Interferenzwirkung von Staub und Gas unsere Sichtweite.
Begrenzte Instrumentierung:
Astronomen starren seit Tausenden von Jahren zu den Sternen auf. Allerdings wussten sie erst in vergleichsweise neuer Zeit, was sie sahen. Zum Beispiel in seinem Buch Meteorologische , Aristoteles (384–322 v. Chr.) schrieb, dass die griechischen Philosophen Anaxagoras (ca. 500–428 v. Chr.) und Demokrit (460–370 v. Chr.) vorgeschlagen hatten, dass die Milchstraße aus fernen Sternen bestehen könnte.
Aristoteles selbst glaubte jedoch, dass die Milchstraße durch „die Zündung der feurigen Ausdünstung einiger Sterne, die groß, zahlreich und dicht beieinander waren“, verursacht wurde und dass diese Zündungen im oberen Teil der Atmosphäre stattfinden. Wie viele Theorien des Aristoteles blieb dies bis ins 16. und 17. Jahrhundert kanonisch für westliche Gelehrte.
In der islamischen Welt vertraten inzwischen viele mittelalterliche Gelehrte eine andere Ansicht. Zum Beispiel schlug der persische Astronom Abu Rayhan al-Biruni (973-1048) vor, dass die Milchstraße „eine Ansammlung unzähliger Fragmente der Natur nebulöser Sterne“ ist. Ibn Qayyim Al-Jawziyya (1292–1350) aus Damaskus schlug in ähnlicher Weise vor, dass die Milchstraße „eine Myriade winziger Sterne ist, die in der Sphäre der Fixsterne zusammengepackt sind“ und dass diese Sterne größer als Planeten sind.
Auch der persische Astronom Nasir al-Din al-Tusi (1201–1274) behauptete in seinem BuchTadhkiradass: „Die Milchstraße, also die Galaxie, besteht aus sehr vielen kleinen, eng aneinandergereihten Sternen, die aufgrund ihrer Konzentration und Kleinheit wie bewölkte Flecken erscheinen. Aus diesem Grund wurde es mit Milch verglichen.“
Trotz dieser theoretischen Durchbrüche gab es erst 1610, als Galileo Galilei sein Teleskop in Richtung Himmel richtete, Beweise für diese Behauptungen. Mit Hilfe von Teleskopen erkannten Astronomen zum ersten Mal, dass es am Himmel viel, viel mehr Sterne gibt, als wir sehen können, und dass alle, die wir sehen können, Teil der Milchstraße sind.
Über ein Jahrhundert später erstellte William Herschel das erste theoretische Diagramm der Milchstraße (1785). Darin beschrieb er die Form der Milchstraße als eine große, wolkenartige Ansammlung von Sternen und behauptete, das Sonnensystem befinde sich in der Nähe des Zentrums. Obwohl es falsch war, war dies der erste Versuch, Hypothesen darüber aufzustellen, wie unser kosmischer Hinterhof aussah.
Erst im 20. Jahrhundert konnten sich Astronomen ein genaues Bild davon machen, wie unsere Galaxie tatsächlich aussieht. Dies begann damit, dass der Astronom Harlow Shapely die Verteilungen und Positionen von Kugelsternhaufen vermisste. Daraus stellte er fest, dass das Zentrum der Milchstraße 28.000 Lichtjahre von der Erde entfernt war und dass das Zentrum eher eine Ausbuchtung als ein flacher Bereich war.
Die Konzeption dieses kommentierten Künstlers veranschaulicht unser derzeitiges Verständnis der Struktur der Milchstraße. Bildquelle: NASA
Im Jahr 1923 benutzte der Astronom Edwin Hubble das größte Teleskop seiner Zeit am Mt. Wilson Observatory in der Nähe von Pasadena, Kalifornien, um Galaxien außerhalb unserer eigenen zu beobachten. Durch die Beobachtung, wie Spiralgalaxien im gesamten Universum aussehen, konnten Astronomen und Wissenschaftler eine Vorstellung davon bekommen, wie unsere eigene aussieht.
Seitdem hat uns die Möglichkeit, unsere Galaxie durch mehrere Wellenlängen (d. h. Radiowellen, Infrarot, Röntgenstrahlen, Gammastrahlen) und nicht nur das sichtbare Spektrum zu beobachten, geholfen, ein noch besseres Bild zu bekommen. Auch die Entwicklung von Weltraumteleskopen – wie z Hubble , Spitzer, WEISE , und Kepler – haben maßgeblich dazu beigetragen, dass wir Beobachtungen machen konnten, die keiner Störung durch unsere Atmosphäre oder meteorologische Bedingungen unterliegen.
Aber trotz aller Bemühungen sind wir immer noch durch eine Kombination aus Perspektive, Größe und Sichtbarkeitsbarrieren eingeschränkt. Bisher sind alle Bilder, die unsere Galaxie darstellen, entweder künstlerische Darstellungen oder Bilder anderer Spiralgalaxien. Bis vor kurzem in unserer Geschichte war es für Wissenschaftler sehr schwierig zu beurteilen, wie die Milchstraße aussieht, hauptsächlich weil wir darin eingebettet sind.
Um eine tatsächliche Ansicht der Milchstraße zu erhalten, müssten mehrere Dinge passieren. Zuerst bräuchten wir eine Kamera, die im Weltraum funktioniert und ein weites Sichtfeld hat (auch bekannt als Hubble, Spitzer usw.). Dann müssten wir diese Kamera zu einem Punkt fliegen, der ungefähr 100.000 Lichtjahre über der Milchstraße liegt, und sie zurück auf die Erde richten. Mit unserer aktuellen Antriebstechnologie würde dies 2,2 Milliarden Jahre dauern.
Milchstraße im Infrarot. Bildnachweis: COBE
Glücklicherweise haben Astronomen, wie bereits erwähnt, einige zusätzliche Wellenlängen, die sie verwenden können, um in die Galaxie zu sehen, und diese machen viel mehr von der Galaxie sichtbar. Wir sehen nicht nur mehr Sterne und Sternhaufen, sondern auch mehr vom Zentrum unserer Galaxie, einschließlich der supermassives Schwarzes Loch die dort als existierend theoretisiert wurde.
Astronomen haben seit einiger Zeit einen Namen für die Himmelsregion, die von der Milchstraße verdeckt wird – die „ Vermeidungszone “. Damals, als Astronomen nur visuelle Beobachtungen machen konnten, nahm die Vermeidungszone etwa 20 % des Nachthimmels ein. Aber durch Beobachtung in anderen Wellenlängen, wie Infrarot, Röntgen, Gammastrahlen und insbesondere Radiowellen, können Astronomen bis auf etwa 10 % des Himmels alles sehen. Was sich auf der anderen Seite dieser 10% befindet, ist meistens ein Rätsel.
Kurz gesagt, es werden Fortschritte gemacht. Aber bis wir ein Schiff jenseits unserer Galaxie schicken können, das Schnappschüsse machen und sie zu uns zurückbeamen kann, alles innerhalb unseres eigenen Lebens, werden wir auf das angewiesen sein, was wir von innen beobachten können.
Wir haben viele interessante Artikel über die Milchstraße hier bei Universe Today. Hier zum Beispiel Was ist die Milchstraße? Und hier ist ein Artikel darüber, warum es heißt Die Milchstraße , wie groß es ist, warum es dreht sich , und was die nächste Galaxie ist ihr .
Und hier sind 10 Fakten über die Milchstraße . Und lesen Sie unbedingt unseren Abschnitt „Guide to Space“ auf der Milchstraße .
Und schaut euch unbedingt das Universe Today-Interview mit an Dr. Andrea Ghez , Professor für Astronomie an der UCLA, über das, was sich im Zentrum unserer Galaxie befindet.
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