KVHS Northeim 2025 : Astronomie - eine Reise durch Raum und Zeit

| Inhalt | Bestandteile unserer Milchstrasse |

Die Spiralarme unserer Milchstrasse

Die Spiralarme der Milchstraße sind dichte Regionen mit hoher Sternentstehung, starkem Magnetismus, und dynamischen Prozessen wie Stoßwellen und Supernovae. Sie enthalten eine Mischung aus alten und jungen Sternen sowie große Mengen an interstellarem Gas und Staub.

Eigenschaften der Spiralarme

1. Struktur und Dynamik

• Anzahl: Die Milchstraße hat vier große Hauptspiralarme (Perseus-, Sagittarius-, Scutum-Centaurus- und Norma-Arm) sowie kleinere Nebenarme.
• Länge: Jeder Arm erstreckt sich über Tausende von Lichtjahren.
• Breite: Bis zu mehreren tausend Lichtjahren.
• Dichtewellen-Theorie: Die Spiralarme sind keine festen Strukturen, sondern Muster von Dichtewellen, die Sterne und Gas verdichten.
• Rotation: Die Spiralarme rotieren mit der Milchstraße, aber sie bewegen sich nicht wie ein festes Objekt (differentielle Rotation).

2. Sternpopulation

• Junge, heiße Sterne: Die Spiralarme enthalten viele O- und B-Sterne, die blau leuchten.
• Höhere Sterndichte: Im Vergleich zum interstellaren Medium zwischen den Armen.
• Sternentstehungsgebiete: Viele Regionen mit intensiver Sternbildung, z. B. Orionarm.
• Alte und junge Sterne: Während sich viele junge Sterne in den Armen befinden, gibt es auch ältere Sterne, die sich durch die Galaxie bewegen.

3. Interstellares Medium

• Hohe Gas- und Staubkonzentration: Spiralarme enthalten große Mengen an molekularem Wasserstoff (H₂), Staub und ionisiertem Gas.
• Dichte: Höher als im galaktischen Halo oder interarmigen Regionen.
• Temperaturen:
  • Kalte Molekülwolken: 10–100 K
  • Warme ionisierte Regionen (HII-Gebiete): 10.000 K
  • Heißes interstellares Gas: Bis zu Millionen Kelvin
• Magnetfelder: Typische Feldstärke im Mikrogauss-Bereich (~5–10 μG).

4. Strahlung und elektromagnetische Eigenschaften

• Optische Strahlung: Spiralarme sind heller, da sie mehr junge Sterne enthalten.
• Infrarotstrahlung: Besonders stark durch warmen Staub und Sternentstehung.
• Radiowellen: Kaltes Wasserstoffgas (HI-Emission bei 21 cm) und Molekülwolken strahlen im Radiobereich.
• Röntgen- und Gammastrahlung: Weniger intensiv als im galaktischen Zentrum, aber vorhanden durch Supernova-Überreste und Röntgendoppelsterne.

5. Dynamische Prozesse

• Sternentstehung: Spiralarme komprimieren Gas, was zur Bildung neuer Sterne führt.
• Schockwellen: Durch die Bewegung des Gases durch die Dichtewellen der Spiralarme entstehen Stoßfronten.
• Supernovae: Viele hochmassereiche Sterne explodieren in den Armen und beeinflussen das interstellare Medium.
• Turbulenzen: Gasbewegungen durch Supernova-Schockwellen und Magnetfelder.

6. Wechselwirkungen mit anderen galaktischen Strukturen

• Interaktion mit dem galaktischen Halo: Sterne und Gas können aus den Armen heraus in den Halo geschleudert werden.
• Einfluss von Begleitgalaxien: Die Milchstraße interagiert gravitativ mit der Großen und Kleinen Magellanschen Wolke, was die Spiralstruktur beeinflussen kann.

Verweise

• Wikipedia - Spiralarm
• Welt der Physik - Milchstrasse