Spiralgalaxien

Wir wissen heute, das alle Galaxien, so auch Spiralgalaxien, rotieren. In vielen Millionen Jahren drehen sie sich einmal um ihre eigene Achse. Die Spiralstrukturen scheinen irgendwie etwas natürliches zu sein, denn auch ein Kaffeegemisch zeigt z. B. beim Umrühren spiralige Strukturen.

Carl Friedrich von Weizsäcker sagte einmal, das unsere Milchstraße heute auch Spiralarme zeigen würde, wenn sie ganz am Anfang die Form einer Kuh hätte! So einfach ist das aber nicht. Wenn die Spiralarme die Überbleibsel einer anfänglichen Struktur wären, dann würden sie sich immer weiter aufwickeln, wie z. B. die Rillen einer LP. Viele Spiralgalaxien sind aber schon alt genug, um viele Rotationen hinter sich zu haben. Trotzdem haben wir ein solches Aufwickeln der Spiralarme nie beobachtet.

Heute gilt allgemein die sogenannte Dichtewellentheorie als Erklärung. Tatsache ist, das die Spiralarme nicht immer aus der gleichen Materie bestehen! Wir wissen heute das die Spiralarme gewissermaßen von den Sternen und dem interstellaren Gas durchströmt werden. Genauso wird z. B. eine Gasflamme von den Gasmolekülen durchströmt. Die Flamme selbst ist nur ein besonderer Zustand, wo die Gasmoleküle reagieren. Genauso ist der Ort der Spiralarme in einer Spiralgalaxie ein Ort, wo das interstellare Gas eine etwas höhere Dichte hat.

Eine Spiralgalaxie ist eine rotierende Scheibe aus hunderten von Millionen Sternen. Ist der Abstand der Sterne immer gleich, dann halten sich Flieh- und Schwerkraft im Gleichgewicht. Liegen die Sterne aber an einigen Stellen etwas dichter zusammen, dann funktioniert dieses Gleichgewicht nicht mehr und die Fliehkraft kommt ins Spiel und macht den Vorgang komplizierter. Mit langen Rechenprogrammen hat man herausgefunden, das sich in jeder rotierende Scheibe aus Sternen ganz von selbst Spiralarme herausbilden - sie sind einfach da.

Die Spiralarme sind Orte, wo die Dichte des interstellaren Gases größer ist. Dabei werden die Spiralarme von den Sternen und dem interstellaren Gas durchströmt. Im Bereich der Spiralarme wird das Gas verdichtet was die Sternentstehung stark anregt. Somit findet die Sternentstehung hauptsächlich im Bereich der Spiralarme einer Galaxie statt. Wenn die gerade entstehenden Sterne aus dem Spiralarm heraustreten, wird das Gas zwar wieder in der Dichte geringer, aber die Sternenbildung ist dann bereits im vollen Gange. Dabei regen die jungen heißen Sterne das umgebene Gas zum Leuchten an.

Das meiste Licht was die Spiralarme aussenden stammt daher nicht von Sternen, sondern von dem leuchtenden und komprimierten Gas zwischen den Sternen! Man könnte denken, das sich in den leeren Bereichen zwischen den Spiralarmen weniger Sterne befinden. Dem ist aber nicht so, denn die Sterne sind im Bereich der Scheibe einer Galaxis eigentlich recht gleichmäßig verteilt.