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Alt 08.04.2014, 06:12   #1   Druckbare Version zeigen
Cu  
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Themenersteller
Beiträge: 119
Stabilität: Kugelsternhaufen oder Scheibenförmige Galaxie?

Hallo zusammen,

eine Frage zum Thema Galaxien. Ein großteil der Galaxien ist ja Scheibenförmig aufgebaut. Es gibt allerdings auch andere u.A. Kugelformen. Ist die Kugelformation eigentlich instabil? Die Planeten wechselwirken ja gravitativ miteinander. Ähnlich wie bei Erde / Mond werden doch sicherlich auch Bewegungsimpulse auf alle Planeten übertragen. Müsste sich dann nicht nach sehr langer Zeit die Bewegungen der Planeten angleichen und die Bewegungen / Umlaufbahnen scheibenförmig anordnen?

Es gibt doch sicherlich hier und da mal einen gravitativen "Schubs" der letzendlich dazu führt dass alle sich in die gleiche Richtung bewegen, oder? Gibt es da Studien oder gar Beobachtungen dazu?

Liebe Grüsse
Cu ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 08.04.2014, 13:39   #2   Druckbare Version zeigen
Cu  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 119
AW: Stabilität: Kugelsternhaufen oder Scheibenförmige Galaxie?

EDIT: Mir wird gerade bewusst, dass ich im Eingangspost die Galaxie als gesamtes und Sternenhaufen in einen Topf werfe. Vielleicht sollten wir uns um Umlaufbahnen im allgemeinen konzentrieren^^ Entschuldigt bitte diese Verwirrung

Liebe Grüsse
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Alt 08.04.2014, 18:50   #3   Druckbare Version zeigen
Fulvenus Männlich
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Beiträge: 22.924
AW: Stabilität: Kugelsternhaufen oder Scheibenförmige Galaxie?

Könntest du deine Frage bitte konkretisieren und neu formulieren?
Allgemein gilt,daß neben der klassisch sichtbaren Materie(Sonne,Planeten, Gaswolken..)noch andere Faktoren die Stabilität von kosmischen System wie den Galaxien beeinflussen.Überlege bitte,was nach der klassischen Mechanik mit "unserer" Galaxie aufgrund ihrer Rotation geschehen müßte(vgl. hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Differentielle_Rotation#Die_Milchstra.C3.9Fe ).

Fulvenus!
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Alt 08.04.2014, 19:38   #4   Druckbare Version zeigen
Cu  
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Themenersteller
Beiträge: 119
AW: Stabilität: Kugelsternhaufen oder Scheibenförmige Galaxie?

Ja stimmt ich habe mich sehr schwammig ausgedrückt. Also was mich konkret interessiert ist, warum Planeten bevorzugt scheibenförmig ausgerichtet sind und nicht wild um die Sonne rotieren. Im großen lässt sich das bestimmt auch auf die ganze Galaxie ausdehnen. Am Beispiel unseres Sonnensystems könnte ich mir vorstellen, dass schlicht der Drehimpuls der Sonne via Gezeitenkräfte auf die Planeten übertragen wird, wodurch sich diese 90° zur Rotationsachse der Sonne fliehkraftbedingt ausrichten. Auf die ganze Galaxie gesehen wird das dann ähnlich ablaufen, da ja die gesamte Galaxie als solches rotiert.
Also eigentlich ein Fliehkrafteffekt, richtig ?

Liebe Grüsse
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Alt 08.04.2014, 19:51   #5   Druckbare Version zeigen
Nick F. Männlich
Mitglied
Beiträge: 21.618
AW: Stabilität: Kugelsternhaufen oder Scheibenförmige Galaxie?

galaxie, sternhaufen, rotierende gaswolke, sternsystem, planet mit monden/ringen, ... im prinzip alles das gleiche.

die frage nach 'stabilität' ist hier tricky. von welcher stabilität reden wir hier? makroskopisch sind die alle stabil. welche form die dinger haben hängt von einer reihe parametern ab, aber das ist irrelevant für die makroskopische stabilität.

mikroskopisch sieht die sache ganz anders aus. die sind allesamt mikroskopisch instabil. das mag jetzt komisch klingen denn unser sonnensystem erscheint nicht sonderlich chaotisch. das liegt daran, das unser sonnensystem relativ alt ist, nach diesem maßstab. unser sonnensystem kollabiert bereits, die kosmischen maßstäbe sind einfach nur so enorm lang, dass uns das nicht auffällt. was man aber beobachten und auch mathematisch nachweisen kann, ist, dass sterne weite touren durch die galaxie unternehmen. sie entfernen sich sehr weit von ihrem geburtsort und (falls sie nicht gerade neu entstanden sind) sind in einer umgebung von sternen mit sehr stark verschiedener chemischer zusammensetzung und alter. mit anderen worten, mikroskopisch sind galaxien unglaublich instabil. auch unser sonnensystem war sehr chaotisch, als es noch jung war. es ist nur sehr kalt geworden und daher gibt es kaum noch chaotische bewegungen, bis es irgendwann komplett kollabiert.

du kannst dir das wie eine box mit gasförmigem wasser vorstellen. die box mit wasser ist makroskopisch stabil. sie sieht heute so aus, wie morgen, wie in einem jahr, usw. wenn wir aber genügend weit hinein zoomen, dann sehen wir, dass die moleküle doch sehr schnell hin und her rasen. sie ist mikroskopisch instabil, denn wenn ich zwei möleküle anschaue, die nah bei einander sind und sie grün färbe, zwei stunden später wieder komme, so sind sie aller wahrscheinlichkeit sehr weit von einander entfernt. kühle ich die box nun ab, so erhalte ich wasser (flüssig) - immernoch makroskopisch stabil und mikroskopisch instabil, aber das chaos is etwas geordneter; kühle ich weiter ab, so bekomme ich eis, das nun auch mikroskopisch stabil ist. es ist ein kristall. die moleküle schwingen noch ein wenig umher aber bewegen sich nicht mehr quer durch die box, und bei 0K ist gar keine bewegung mehr da.

genauso ist das mit dem universum. am anfang war alles eine große suppe - die gasförmige phase. als es kälter wurde, bildeten sich klumpen - die galaxienhaufen, galaxien, sternsysteme, ... - die wasser phase. je kälter es wird, desto weniger sehen wir von dem mikroskopischen chaos, und ob es irgendwann zu einem gefrorenen zustand übergeht oder nicht, kann dir kein mensch beantworten.

Nick
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When I was your age, Pluto still was a planet.
WIGGUM2016!
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Bitte keine Fachfragen per PN.
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Alt 08.04.2014, 20:01   #6   Druckbare Version zeigen
Cu  
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Themenersteller
Beiträge: 119
AW: Stabilität: Kugelsternhaufen oder Scheibenförmige Galaxie?

Wow, vielen Dank für den umfassenden Beitrag. Ja das kann ich nachvollziehen. Es ist nur so schwer Vorstellbar aufgrund der unfassbar riesigen Dimensionen. Alleine die Dimensionen des Sonnensystems sind gewaltig. Dabei ist das nur ein winziger Teil einer einzelnen Galaxie. Sehr interessant und zugleich schwer zu begreifen

Liebe Grüsse
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Alt 15.04.2014, 07:11   #7   Druckbare Version zeigen
Muzmuz  
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Beiträge: 5.976
AW: Stabilität: Kugelsternhaufen oder Scheibenförmige Galaxie?

Hallo,

nachdem der stabile Zustand erst dann erreicht ist, wenn sämtliche Masse kollabiert ist (lassen wir mal Effekte der kosmischen Expansion bei Seite), ist jeder Zustand von mehreren getrennten Massen instabil.
Allerdings können wir von relativer Stabilität sprechen, und da ist eine kugelförmige Anordnung instabiler als eine scheibenförmige.

Bei einer scheibenförmigen Anordnung ist zumindest in einer Dimension (jene Raumdimension normal zur Scheibenebene) das Gleichgewicht schon erreicht.

lg,
Muzmuz
Muzmuz ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.04.2014, 14:06   #8   Druckbare Version zeigen
Cu  
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Themenersteller
Beiträge: 119
AW: Stabilität: Kugelsternhaufen oder Scheibenförmige Galaxie?

Vielen Dank Also sind quasi alle Galaxien instabil da die Massen aufgrund der Gravitation kollabieren müssten. Die Rotation bzw. Umlaufbahnen der gesamten Galaxie um den Kern verhindert dies über die Fliehkraft. Und hier ist dann eine scheibenförmige Umlaufbahn stabiler als eine Kugelförmige.

Habe ich das so richtig verstanden?

Liebe Grüsse
Cu ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.04.2014, 15:21   #9   Druckbare Version zeigen
Muzmuz  
Mitglied
Beiträge: 5.976
AW: Stabilität: Kugelsternhaufen oder Scheibenförmige Galaxie?

Zitat:
Zitat von Cu Beitrag anzeigen
Vielen Dank Also sind quasi alle Galaxien instabil da die Massen aufgrund der Gravitation kollabieren müssten.
Nicht nur die Massen - es gäbe ja an sich stabile Umlaufbahnen. Da aber durch Gezeitenwirkung permanent kinetische Energie verloren geht, führt der Weg zum Kollaps.

Zitat:
Zitat von Cu Beitrag anzeigen
Die Rotation bzw. Umlaufbahnen der gesamten Galaxie um den Kern verhindert dies über die Fliehkraft. Und hier ist dann eine scheibenförmige Umlaufbahn stabiler als eine Kugelförmige.

Habe ich das so richtig verstanden?

Liebe Grüsse
Fliehkraft und Rotation ist dann das Zwischenergebns, wenn sich die verschiedenen Massen nicht direkt aufeinander zu sondern aneinander vorbei bewegen. Da die Massen im Sonnensystem aber auch in den Galaxien nur einen sehr winzigen Anteil des Raumes des ganzen Systemes besetzen, fliegen eben die meisten Massen aneinander vorbei. Daher gibt es nur wenige Kollisionen im Laufe eines Menschenlebens zu beobachten.

Im eine kugelförmige Anordnung stabil zu halten, muss diese in allen 3 Raumdimensionen sehr gut ausgewogen sein. Bei einer scheibenförmigen jedoch nur in 2. Geht man also zunächst von Kugelform aus, dann wird sich im Laufe der Zeit irgendwo ein Ungleichgewicht ausbilden, und die Kugelform "kollabiert" im ersten Schritt zur Scheibe. Der Großteil der potentiellen Energie der dritten Raumdimension verlagert sich in die Scheibenebene, wodurch diese länger stabil bleibt. Das heißt auch, die Scheibe hat einen größeren Durchmesser als die Kugel, aus der sie resultiert.

Zusätzlich gibt es noch den Effekt, dass sich in der Kugelförmigen Anordnung die einzelnen Massen ja so wie bei allen anderen Anordnungen im den gemeinsamen Schwerpunkt drehen müssen. Rotieren die einzelnen Massen aber im 3D-Raum, begegnen sie während eines Umlaufes Massen, die einen ganz anderen Drehimpuls haben (sprich: eine andere Richtung). Dabei kommt es zum Energieaustausch mit Gezeiten und somit zum Verlust an kinetischer Energie.
Im scheibenförmigen Gebilde haben die Nachbarmassen sehr ähnliche Umlaufebahnen, daher weniger Energieaustausch und -verlust. Sommit längere "Lebensdauer".

lg,
Muzmuz
Muzmuz ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.04.2014, 16:30   #10   Druckbare Version zeigen
Cu  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 119
AW: Stabilität: Kugelsternhaufen oder Scheibenförmige Galaxie?

Vielen herzlichen Dank für die wirklich umfassende und sehr verständliche Erklärung Vielen herzlichen Dank dafür

Liebe Grüsse
Cu ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 20.04.2014, 14:08   #11   Druckbare Version zeigen
DrStupid Männlich
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Beiträge: 435
AW: Stabilität: Kugelsternhaufen oder Scheibenförmige Galaxie?

Zitat:
Zitat von Muzmuz Beitrag anzeigen
Zusätzlich gibt es noch den Effekt, dass sich in der Kugelförmigen Anordnung die einzelnen Massen ja so wie bei allen anderen Anordnungen im den gemeinsamen Schwerpunkt drehen müssen.
Nein, das müssen sie nicht. Sie können auch durch den Schwerpunkt pendeln.

Zitat:
Zitat von Muzmuz Beitrag anzeigen
Dabei kommt es zum Energieaustausch mit Gezeiten und somit zum Verlust an kinetischer Energie.
Ich bezweifle, dass das in einem Kugelsternhaufen von Bedeutung ist. Wenn der Verlust an kinetischer Energie dominieren würde, dann müssten Kugelsternhaufen langsam kollabieren. Tatsächlich neigen sie aber dazu sich aufzulösen. Da überwiegen also Prozesse, die zu einer Erhöhung der kinetischen Energie führen (z.B. die Bildung von Mehrfachsystemen).
DrStupid ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 22.04.2014, 10:34   #12   Druckbare Version zeigen
Muzmuz  
Mitglied
Beiträge: 5.976
AW: Stabilität: Kugelsternhaufen oder Scheibenförmige Galaxie?

Zitat:
Zitat von DrStupid Beitrag anzeigen
Nein, das müssen sie nicht. Sie können auch durch den Schwerpunkt pendeln.
Theoretisch ja - nur wäre das ein äußerst unwahrscheinlicher Fall. Zusätzlich ist ein Kugelsternhaufen kein abgeschlossenes System, also ist der gemeinsame Schwerpunkt des Systems auch nicht statisch. Also selbst wenn mal ein Körper durch den Schwerpunkt pendeln sollte, macht er das höchstens einmal und "wechselt" dann auf eine spitze Ellipsenbahn.


Zitat:
Zitat von DrStupid Beitrag anzeigen
Ich bezweifle, dass das in einem Kugelsternhaufen von Bedeutung ist. Wenn der Verlust an kinetischer Energie dominieren würde, dann müssten Kugelsternhaufen langsam kollabieren. Tatsächlich neigen sie aber dazu sich aufzulösen. Da überwiegen also Prozesse, die zu einer Erhöhung der kinetischen Energie führen (z.B. die Bildung von Mehrfachsystemen).
In einem Kugelsternhaufen kann es auch vorkommen, dass der Strahlungsdruck, der Masseverlust und das Anwachsen des Raumes die Wirkung der Schwerkraft überwiegen und sich der Kugelsternhaufen somit auflöst.
Ansonsten wird es wohl zum Kollaps kommen mit einer Scheibengalaxie als metastabilem Zwischenzustand.
Muzmuz ist offline   Mit Zitat antworten
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