201 Aufgaben aus einem größeren Zusammenhang Lösung: a) Da sich der Abstand der Galaxis von der Andromedagalaxie verringert, liegt eine Blauverschiebung vor. b) Die Annäherung lässt sich nicht in die allgemeine Beobachtung der Galaxienflucht einordnen. Diese wird allerdings erst für Galaxien weit außerhalb der Lokalen Gruppe beobachtet. c) Mit der Perioden-Leuchtkraft-Beziehung für Cepheiden erhält man: d) Sei m die Masse eines Sterns in R = 30 kpc Entfernung vom Zentrum der Andromedagalaxie und M deren Masse (genauer: die Masse innerhalb einer Kugel mit Radius 30 kpc). Dann gilt: 4.3 Kugelsternhaufen In unserer Galaxie beobachtet man etwa 130 Kugelsternhaufen. a) Wie sind diese Kugelsternhaufen in unserer Galaxie verteilt? b) Vergleichen Sie das Alter der Kugelsternhaufen mit dem Alter von Sternen in der Scheibe unserer Galaxie. c) Wie stellt man sich die Entstehung der Kugelsternhaufen vor? d) Wie kann man mithilfe der Kugelsternhaufen die Entfernung der Sonne vom Zentrum der Milchstraßengalaxie bestimmen? ∆ ∆ λ λ λ λ 0 5 4 0 180 3 0 10 6 0 10 0 2 = = ⇒ = =− v c , · , · · , 4nm M r m = − − = − ⇒ = 1 67 2 54 31 5 5 100 2 , , · lg , , · ( − + = = pc pc M r ) , · ( , ) · · , · 10 10 10 4 90 2 18 5 5 ,10 1 65 pc MLj= m v R G m M R M R v G · · · · · · , 2 2 2 330 10 3 = ⇒ = = 1 10 220 10 6 6 10 6 8 16 3 2 11 · · ( · ) , · , − = kg M · · ·10 3 1041 11kg S = m Lösung: a) Sie verteilen sich in etwa auf eine gedachte Kugel mit 50 kpc Durchmesser um das Zentrum der Galaxis (sogenanntes Halo). b) und c) Die Galaxis ist aus einer rotierenden Gas wolke entstanden, deren Ausdehnung in etwa mit der des jetzigen Halo übereinstimmte. Während der ersten Phase der Kontraktion dieser Wolke kondensierten Teile von ihr in relativ kleinen, dichten Wolken aus, aus denen sich die Kugelsternhaufen bildeten. Dieser Prozess hat also schon vor der Entstehung der Sterne in der Scheibe der Galaxis stattgefunden. d) Die Entfernungsbestimmung ist möglich, indem man das Zentrum der Kugelsternhaufen bestimmt. Dieses sollte mit dem Zentrum der Galaxis zusammenfallen. 4.4 Galaxien im Sternbild Andromeda Im Sternbild Andromeda kann man mit bloßem Auge einen Nebel erkennen. Erst als Edwin Hubble in ihm ☞-Cephei-Sterne entdeckte, wurde klar, dass es sich dabei um eine Galaxie handelt. Die Schwankung der scheinbaren Helligkeit eines ☞-Cephei-Sterns in der Andromedagalaxie ist durch die folgende Grafik wiedergegeben. Zeit/Tage Sc he in ba re H el lig ke it m 22,5 22 21,5 21 20,5 20 19,5 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 a) Ermitteln Sie mithilfe der Grafik die Entfernung der Andromedagalaxie. b) Im Spektrum der Andromedagalaxie befindet sich die Hα-Linie (Laborwellenlänge: λα = 656,3 nm) bei 656,14 nm. Bestimmen Sie daraus die Radialgeschwindigkeit der Andromedagalaxie und begründen Sie, ob sich die Andromedagalaxie auf uns zu oder von uns weg bewegt. N u r zu P rü fz w e c k e n E ig e n tu m d e s C .C . B u c h n e r V e rl a g s