Einführung in die Extragalaktische Astronomie und Kosmologie

1 Einleitung und ¨Uberblick 1 1.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 ¨Uberblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2.1 Unsere Galaxis als Galaxie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2.2 DieWelt der Galaxien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.3 Die Hubble Expansion des Weltalls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.4 Aktive und Starburst Galaxien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.2.5 Voids, Galaxienhaufen, und DunkleMaterie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.2.6 Weltmodelle und thermische Geschichte des Universums . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.2.7 Strukturbildung und Galaxienentwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.2.8 Kosmologie als Triumph desmenschlichen Geistes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.3 Werkzeuge der extragalaktischen Astronomie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.3.1 Radioteleskope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.3.2 Infra-Rot Teleskope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.3.3 Optische Teleskope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.3.4 R¨ontgen-Teleskope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 1.3.5 Gamma-Teleskope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2 Die Galaxis als Galaxie27 2.1 Galaktische Koordinaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.2 Entfernungsbestimmungen innerhalb unserer Galaxis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.2.1 Trigonometrische Parallaxe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.2.2 Eigenbewegungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.2.3 Sternstromparallaxe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.2.4 Photometrische Entfernung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.2.5 Spektroskopische Entfernung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.2.6 Entfernungen von visuellen Doppelsternen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.2.7 Entfernungen pulsierender Sterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.3 Struktur der Galaxis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 2.3.1 Die Galaktische Scheibe: Sternverteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 2.3.2 Die Galaktische Scheibe: chemische Zusammensetzung und Alter . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2.3.3 Die Galaktische Scheibe: Staub und Gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 2.3.4 Der Galaktische Bulge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2.3.5 Der sichtbare Halo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 2.4 Kinematik der Galaxis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 2.4.1 Bestimmung der Geschwindigkeit der Sonne . . . . . . . . . . . . .

Aus den Rezensionen:

"Auf dem ... deutschsprachigen Markt ... ist mit dieser Ausgabe ... ein echter Meilenstein ... Dem Autor ... ist es gelungen astrophysikalisches Grundwissen und Sachverhalte ... in eine verständliche ... tiefgreifende und strukturierte Form zu bringen. Die Inhalte ... sind ... sehr umfangreich. ... Die gelungene Konzeption des Buches, welche Theorie und praktische Forschung verbindet und anschaulich diskutiert - unterstützt durch zahlreiche Grafiken und Bildern - macht dieses Buch für jeden angehenden Astronomen zu einem muss. Es ist ... auch für den interessierten Amateur interessant und ist daher uneingeschränkt zu empfehlen."

(Udo Hansen, in: ANTARES - Volkssternwarte Köln, 2007, Vol. 51, Issue 2, S. 18)

Aus den Rezensionen:

"Beim ersten Durchblättern dieses Buches fällt sofort die reiche Illustration auf ... Äußerlich ist dieses Buch also sehr gelungen. Hinsichtlich des Inhalt ... muss man- dasselbe sagen! ... Die Lektüre ... bietet also einen nahezu vollständigen und aktuellen Überblick über die extragalaktische Astronomie. Die Zusammenhänge werden klar, alle Themen werden im Kontext behandelt. Der Stil ist dabei nie lehrbuchhaft trocken oder gar langweilig. Die extragalaktische Astronomie befindet sich in einer aufregenden Phase. ... Ein exzellentes, uneingeschränkt empfehlenswertes Buch, das sich einen festen Platz sichern wird ..."

(Josef Fried, in: Sterne und Weltraum, 20007, S. 99f)

Aus den Rezensionen:

"... Das Buch ist hervorragend mit Graphiken und farbigen Abbildungen ausgestattet. ... Alles in allem liegt hier ein Hochschullehrbuch vor, das viele Vorzüge hat: Einheitlichkeit und Geschlossenheit der Darstellung, Aktualität (auch des Bildmaterials) und nicht zuletzt die Einheit von Theorie und Beobachtung. Das Buch kann jedem an diesem Gegenstand Interessierten, Studenten wie Lehrenden gleichermaßen, bestens empfohlen werden."

(Kerl-Heinz Latze, in: Astronomie + Raumfahrt im Unterricht, 2006, Vol. 43, S. 32)

"Vertiefung! Der Autor ... unternimmt mit diesem Buch den erfolgreichen Versuch, die Extragalaktik in dem Umfang und der Tiefe zu behandeln, wie sie ihr angemessen sind. Bisher gab es kein solches Buch - weder auf dem deutschen noch auf dem englischen Markt. Das Ergebnis ist ein hochwertig ausgestattetes Werk von 450 Seiten, ein Schmuckstück für das Bücherregal, das einige herrliche Fotografien bietet und dennoch ein Physikbuch durch und durch ist." (http://www.buchkatalog.de/kod-bin/isuche.cgi)