Spiralarme geben Rätsel auf - scinexx | Das Wissensmagazin
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Spiralarme geben Rätsel auf

Ein Wellenphänomen im Sternensee der Galaxis?

Die Rotationskurve unseres Milchstraßensystems steigt im inneren Bereich an, was dazu führt, dass die Sterne sich in diesem Entfernungsintervall ebenfalls wie auf einer Schallplatte oder einem anderen starren Körper ums Zentrum bewegen.

Neuere Beobachtungen zeigen darüber hinaus: Es gibt vielleicht doch auch in unserem System einen »Balken«. Bis heute ist ungeklärt, warum sich solche Strukturen ausbilden, wie die Spiralarme entstehen und wie sie sich dann ganz offensichtlich über sehr lange Zeiträume stabil halten können. Computersimulationen demonstrieren, dass einander kreuzende elliptische Bahnen zahlreicher Sterne nach einiger Zeit automatisch ein Spiralmuster ausbilden.

Die differenzielle Rotation, wegen der die Sterne je nach Abstand mit unterschiedlichem Tempo ums Zentrum kreisen, müsste ein wie auch immer entstandenes Spiralmuster aber recht schnell wieder auflösen. Eine komplette Umdrehung der Sternenspirale spielt sich gegenüber dem Alter eines solchen Systems in einer sehr kurzen Zeitspanne ab. Sie beträgt nur etwa ein Prozent davon.

Spätestens aber nach einer vollendeten Rotation würde das schöne Muster an seinen Rändern »ausfransen« und dann immer stärkere Auflösungserscheinungen zeigen, bis schließlich nichts mehr von ihm übrig bliebe. Dieses Problem erkannte als erster der schwedische Galaxienforscher Bertil Lindblad in aller Deutlichkeit.

In den 1960er-Jahren entwickelten schließlich die beiden amerikanischen Astrophysiker Chia Chiao Lin und Frank Shu die Dichtewellen-Theorie, auch bekannt als Lin-Shu-Theorie. Sie interpretiert die Spiralarme als Wellenphänomen im Sternensee der Galaxis. Wo mehr Materie vorhanden und die Gravitation stärker ist, entstehen Dichtewellen und rotieren als Bögen um den Galaxienkern.

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Sie komprimieren auf ihrem Weg Materie und verdichten sie zu Dunkelwolken, aus denen Sterne und leuchtende Nebel hervorgehen. Die Theorie sagt auch die Entstehung von Balken vorher, doch fragt sich dann im Umkehrschluss, warum es auch balkenlose, gewöhnliche Spiralen gibt.

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Stand: 26.09.2003

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