Stabilität: Kugelsternhaufen oder scheibenförmige Galaxie?

Hallo zusammen,

eine Frage zum Thema Galaxien und Anordnung von Sternen allgemein. Ein großteil der Galaxien oder auch Ansammlung von Sternen ist ja Scheibenförmig aufgebaut. Es gibt allerdings auch andere u.A. Kugelformen. Ist die Kugelformation eigentlich instabil? Die Planeten (oder auch größere Sternansammlungen) 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 / Sterne, etc.. 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

10Andi10 schrieb:

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?

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Hallo Andi,

danke dass Du dieses spannende Thema angesprochen hast. Es ist sogar so, dass beim Verschmelzen zweier Galaxien bzw. dem "fressen" einer kleinen massenarmen Galaxie durch eine grosse massenreiche Galaxie die Kugelsternhaufen der kleinen massenarmen Galaxie weitgehend unversehrt übernommen werden. Es sind somit u.a. die Kugelsternhaufen, aus deren Studium man etwas über die Geschichte einer grossen Galaxie wie z.B. unserer Milchstrasse in Erfahung bringen kann.


Freundliche Grüsse, Ralf

Ist die Kugelformation eigentlich instabil?

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Ja. Was passiert ist zum einen der "core collapse", eine Erhöhung der Sterndichte im Kernbereich. Zum anderen entkommen immer wieder mal einzelne Sterne, so dass die Haufen mit der Zeit "verdampfen", sich also auflösen.
http://en.wikipedia.org/wiki/Globular_cluster

Vielen herzlichen Dank. Also ist die Scheibenform die stabilere Anordnung?
Kommt es denn ausser dem "core collapse" also dem zusammenballen der Sterne oder dem "verdampfen" bzw. entfernen von Sternen auch zu "angleichungen der Bewegung"?
Eigentlich müssten sich die Sterne irgendwann (sollten sie nicht zusammenballen oder verdampfen) irgendwann in einer scheibenförmigen Position anordnen, oder?

Ich stelle mir im konkreten Fall vereinfacht 2 Magnete vor die gemeinsam um ein Objekt kreisen. Immer wenn sich diese nahe kommen kommt es zu einer Welchselwirkung und einem Austausch an Bewegungsenergien. Wenn ich das Modell im Kopf weiterspiele müssten sich die Magneten irgendwann Scheibenförmig anordnen und in die selbe Richtung gebunden rotieren. Demnach wären alleine aus dieser (meiner^^) theoretischen Betrachungsweise die scheibenförmige Anordnung bevorzugt. Quasi die Addition aller Impulsvektoren im laufe der Zeit zu einem einzigen.

Edit: Ist es nicht bei den Saturnringen der selbe Effekt der die Ekliptik der Gasteilchen enstehen lässt? Vielleicht wirkt dieser auf lange Zeit auch auf größeren Skalen.
Edit2: 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^^

Habe ich da evtl. einen Denkfehler?

Liebe Grüsse

10Andi10 schrieb:

Vielen herzlichen Dank. Also ist die Scheibenform die stabilere Anordnung?

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Hallo zusammen,

wenn man bedenkt, dass Kugelsternhaufen zu den ältesten Gebilden unseres Universums gehören, so würde ich diese Aussage - zumindest in dieser Form - nicht unterschreiben.


Freundliche Grüsse, Ralf

Zum Thema Kugelsternhaufen habe ich jetzt gelesen, dass dies offenbar mit der geringen Rotationsgeschwindigkeit erklärt wird. Es ist einfach noch nicht genug Zeit für die "synchronisation" übrig geblieben. Stimmt das?

Aber komplett falsch liege ich mit meiner Vermutung nicht, dass die Scheibenform den "stabilen Endzustand" darstellt, oder? So wie ich das (mit zugegeben sehr laiehaftem Wissen) verstanden habe ist die Scheibenform sämtlicher Himmelskörper (ob Galaxie, oder auch im "kleinen" die Form des Sonnensystems) das Produkt eines Drehimpulses. Es existiert eine Drehachse (ob Galaxiekern oder Sonne) und im Verlauf werden sich alle Objekte in 90° Ausrichtung an der Drehachse ausrichten, oder? Der Drehimpuls (und die daraus resultierende Fliekraft) hält die Planetenbahnen stabil und irgendwann haben wir eine Scheibe. Damit liege ich nicht komplett daneben?

Liebe Grüsse

um Umlaufbahnen im allgemeinen

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Die Bahnbewegung der Sterne in Kugelsternhaufen ist chaotisch im gemeinsamen Potentialfeld, siehe in wiki Virialsatz, also keine bevorzugte Rotation.
Galaxien haben dagegen eine differentielle Rotation, KStH haben bei der Bildung iwie nicht genug Drehimpuls mitbekommen, alle Bahnen sind möglich.
Die Haufen sind die langlebigsten Objekte, die Sterndichte ist deutlich höher als in einer Galaxie, ohne "ausgezeichnetes" Zentrum hält sie das stabil.
Alle beobachteten Haufen sind in etwa gleich groß, die kleinen sind inzwischen zerfallen, es gibt demnach eine kritische Masse bzw. Dichte dafür.
Ähnlich funktionieren auch die gravitativ gebundenen Galaxienhaufen, es braucht dafür keine Rotation. Elliptische Galaxien sind ein Zwischending.
Grüße Senf

PS: merke gerade eine bildliche Analogie. Die Kugelsternhaufen umgeben ja die Galaxie auch als Wolke, sind nicht in der Rotationsebene konzentriert.
Beim Sonnensystem sieht das mit der Oortschen Wolke ähnlich aus, die umgibt das Planetensystem als "Kugelschale", wird nicht in die Ebene gezogen.

Herr Senf schrieb:

PS: merke gerade eine bildliche Analogie. Die Kugelsternhaufen umgeben ja die Galaxie auch als Wolke, sind nicht in der Rotationsebene konzentriert.
Beim Sonnensystem sieht das mit der Oortschen Wolke ähnlich aus, die umgibt das Planetensystem als "Kugelschale", wird nicht in die Ebene gezogen.

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Vielen herzliche Dank für die Beispiele. Ja jetzt kann ich langsam folgen. Aber wird es nicht nach einer gewissen (sehr langen) Zeit zu einer "Angleichung" dieser chaotischen Umlaufbahnen kommen? Wird zwischen den einzelnen Objekten (nehmen wir die Oortsche Wolke als Beispiel) nicht ein geringer Bewegungsimpuls (z.B. des Jupiters) übertragen? Ich denke laienhaft immer an die Gezeitenreibung Erde / Mond. Die Gravitation des Jupiters könnte ja (theoretisch) ebenfalls einen Bewegungsimpuls mit einem Teil der Oortschen Wolke austauschen. Bestimmt sind die Maßstäbe so gewaltig, dass der Effekt gegen null geht. Aber er müsste theoretisch größer als null sein, oder?

Liebe Grüsse

Die Angleichung passiert ja im Prinzip, das ist eben dieser core collapse. Aber sie kann nicht aus einem System ohne Drehimpuls eins mit Drehimpuls machen. Wenn der Sternhaufen sich nicht dreht, dann kann er nicht von alleine damit anfangen.

Okay das verstehe ich Allerdings müsste doch auch theoretisch ein Drehimpuls bedingt durch die umkreisenden Objekte entstehen, oder? Wenn ich (vereinfacht) einen Planeten habe der eine Sonne umkreis dies Sonne aber nicht rotiert dann müsste doch (ähnlich wie bei Erde / Mond) durch den Gezeiteneffekt die Sonne einen Drehimpuls erhalten und die Umlaufgeschwindigkeit des Planten sinken ? Also letzendlich eine angleichung aller Bewegungsvektoren.

Ich glaube ich stelle mir das viel zu einfach vor

Liebe Grüsse

Allerdings müsste doch auch theoretisch ein Drehimpuls bedingt durch die umkreisenden Objekte entstehen, oder?

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Drehimpuls ist eine Erhaltungsgröße. Er entsteht nicht und vergeht nicht. Und wenn keiner da ist, dann bleibt das so.

Wenn ich (vereinfacht) einen Planeten habe der eine Sonne umkreis dies Sonne aber nicht rotiert dann müsste doch (ähnlich wie bei Erde / Mond) durch den Gezeiteneffekt die Sonne einen Drehimpuls erhalten und die Umlaufgeschwindigkeit des Planten sinken ?

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Hier wird Drehimpuls nur vom einen aufs andere übertragen. Wenn der Planet die Sonne nicht umkreist, dann wird er damit auch nicht anfangen, und die Sonne wird nicht anfangen, sich zu drehen.

Ja stimmt der Drehimpuls ist ja eine Erhaltungsgröße... Aber sobald es einen gravitativen Mittelpunkt gibt (z.B. unsere Sonne) welcher eine Eigenrotation besitzt, dann richten sich alle Himmelskörper die diesen Punkt umkreisen mit der Zeit aufgrund Gezeitenreibung / Impulsübertragung scheibenförmig in Richtung der Rotationsachse aus. Gleiches gilt dann auch für die gesamte Galaxie bezogen auf den rotiertenden Galaxiekern.
Ist das so korrekt?

Liebe Grüsse

Ist das so korrekt?

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Nur im Prinzip, nicht in Wirklichkeit.
Erstens ist der Drehimpuls irgendwelcher Zentralkörper meist vernachlässigbar. Im Sonnensystem z.B. besitzt die Sonne (nach Wikipedia) 99,9% der Masse, aber nur 0,5% des Drehimpulses. In einer Galaxie ist fast der gesamte Drehimpuls in den Sternen und Gaswolken, nicht im Kern. Das liegt in der Natur der Dinge: Drehimpuls ist nun mal Impuls mal Abstand vom Zentrum.
Zweitens nehmen Gezeitenkräfte extrem stark mit der Entferung ab. Selbst wenn der Drehimpuls der Sonne sehr viel größer ist als z.B. der eines Steinchens in der Oortschen Wolke: Er hat doch keinen nennenswerten Einfluss auf die Bahn des Steinchens.

Das kann ich nachvollziehen, ich vermute ich habe noch etwas Probleme mir diese gewaltigen Dimensionen vorzustellen Das theoretische Kugel/Magnetmodell ist doch nicht ganz vergleichbar mit den Dimensionen eines Sonnensystems oder gar einer ganzen Galaxie

Liebe Grüsse