Das Universum: Zusammensetzung, Dunkle Materie und Galaxienstrukturen

Die Verfassung des Universums

Das Universum umfasst Milliarden von Stellen. Nicht alles kann beobachtet werden. Das beobachtbare Universum besteht derzeit aus rund Milliarden von Galaxien. Jede Galaxie enthält Tausende von Sternen, Nebeln und Planeten.

Chemische Zusammensetzung des beobachtbaren Universums

Vom chemischen Standpunkt aus gesehen, besteht das beobachtbare Universum aus:

• 75% Wasserstoff
• 20% Helium
• 5% andere Elemente

Spektralanalyse und Sonnenbestandteile

Isaac Newton entdeckte, dass Sonnenlicht beim Durchgang durch ein Prisma in Farbbänder (Lichtspektrum) zerfällt. Wir beobachten einige schwarze Linien im Spektrum.

Im Labor, wenn wir weißes Licht durch Behälter mit Wasserstoff und Helium passieren, absorbieren die Empfänger Farben aus dem Licht und wir erhalten weiße Linien in den Spektren. Durch den Vergleich der schwarzen Linien im Sonnenspektrum mit denen von Wasserstoff und Helium kamen wir zu dem Schluss, dass die äußeren Schichten der Sonne aus Wasserstoff und Helium bestehen.

Dunkle Materie: Das unbeobachtete Universum

Heute haben wir festgestellt, dass die Gravitationskraft von sichtbarer Materie (Gas und Staub) nicht ausreicht, um die beobachteten Bewegungen zu erklären. Dies bedeutet, dass es eine Art von unbeobachteter Materie geben muss, die keine Strahlung aussendet und daher nicht direkt nachweisbar ist.

Es wird angenommen, dass nur 10% aller Materie im Universum beobachtbar ist und die anderen 90% Dunkle Materie ausmachen.

Ein Beispiel für die Auswirkungen der Dunklen Materie sind mögliche viele Planeten oder Strukturen, die zwischen zwei Galaxien existieren. Man kann sie nicht sehen, aber ihre Auswirkungen sind spürbar.

Große Strukturen des Universums

Galaxien

Galaxien sind riesige Ansammlungen von Gas, Staub und Sternen. Sie unterscheiden sich in Form, Größe und Sternenanzahl. Nach ihrer Form können sie eingestuft werden:

• Spiralen: Enthalten einen Kern und Arme. Die Milchstraße gehört zu dieser Art von Galaxien.
• Elliptische Galaxien: Sie haben keine ausgeprägten Arme und sind mehr oder weniger regelmäßig, eiförmig. Diese bestehen hauptsächlich aus alten Sternen und sind oft größer als beobachtete Spiralgalaxien.
• Irreguläre Galaxien: Sie haben keine bestimmte Form und sind am häufigsten. Einige von ihnen werden aufgrund ihrer geringen Größe als Zwerggalaxien eingestuft.

Galaxienhaufen (Cluster)

Die Galaxien sind zu größeren Strukturen gruppiert, den sogenannten Clustern. Elliptische Galaxien sind oft im Zentrum von Clustern angeordnet, während Spiral- und irreguläre Galaxien darum verteilt sind.

Die Milchstraße ist Teil eines Clusters namens Lokale Gruppe, die Spiralgalaxien wie unsere Milchstraße und Andromeda umfasst. Diese Gruppe gehört wiederum zu einem Supercluster, dem Super-Virgo-Cluster.

Nebel

Nebel sind Wolken aus Gas und Staub in verschiedenen Formen. Man unterscheidet verschiedene Arten:

• Emissionsnebel: Sie emittieren elektromagnetische Strahlung und stehen vermutlich in Verbindung mit der Entstehung neuer Sterne.
• Reflexionsnebel: Große Staubwolken, die von nahegelegenen Sternen beleuchtet werden. Sie emittieren keine eigene Strahlung, sondern reflektieren das Licht.
• Planetarische Nebel: Wolken aus Gas und Staub, die Sterne am Ende ihres Lebenszyklus ausstoßen.
• Supernova-Überreste: Sie sind das Ergebnis gewaltiger Explosionen, die am Ende des Lebens sehr massereicher Sterne auftreten.