Warum ist es so schwer, die Milchstraße zu sehen?

Wissenschaftliche Zusammenfassung

Der Artikel von Astronoo zeigt, dass die Sichtbarkeit und das Erscheinungsbild der Milchstraße von drei Himmelsachsen abhängen: der galaktischen Ebene (um 60° zur Ekliptik geneigt), der Ekliptikebene (Erdbahn) und der Erdrotationsachse (um 23,5° geneigt). Das galaktische Zentrum im Schützen liegt 29° unter dem Himmelsäquator und ist hauptsächlich von der Südhalbkugel und den niedrigen nördlichen Breiten aus sichtbar. Der Artikel enthält eine Tabelle mit der maximalen Höhe des galaktischen Zentrums in Abhängigkeit vom Breitengrad: Sie erreicht 89° bei -30° Breite (fast im Zenit) gegenüber nur 1° bei +60°, was erklärt, warum die Milchstraße auf der Südhalbkugel außergewöhnlich und am Nordpol fast unsichtbar ist.

Warum verblasst die Milchstraße unter den Polen und lodert unter dem Äquator?

Der Artikel von Astronoo beantwortet diese Frage durch eine präzise geometrische Analyse. Die Milchstraße ist unsere Galaxie von innen gesehen, eine Scheibe aus Sternen, deren Ebene um 60° zur Ebene der Erdbahn (Ekliptik) geneigt ist. Das galaktische Zentrum im Sternbild Schütze liegt 29° unter dem Himmelsäquator. Diese Position erklärt, warum von der Südhalbkugel (Breite -30°) aus die zentrale Ausbuchtung im Zenit (89° Höhe) stehen kann und einen spektakulären Anblick bietet. Umgekehrt bleibt das galaktische Zentrum vom Nordpol (Breite +90°) aus unter dem Horizont (-29°), wodurch die Milchstraße sehr schwach oder sogar unsichtbar wird. Der Artikel beschreibt auch die jahreszeitlichen Schwankungen: Im borealen Sommer zeigt die irdische Nacht zum dichten galaktischen Zentrum, während sie im Winter zu den weniger leuchtenden äußeren Regionen in den Sternbildern Orion und Zwillinge zeigt. Schließlich lässt die tägliche Rotation der Erde die galaktische Ebene am Himmel kippen, sodass sie in einer einzigen Nacht vom Horizont zum Zenit wandert.

Auch interessant

Setzen Sie Ihre Erkundung des Universums mit diesen Themen fort:

Ein milchiges Band am Himmel

Die Milchstraße ist der Name für das leuchtende Band, das den Nachthimmel durchzieht. Was wir sehen, ist tatsächlich unsere eigene Galaxie von innen gesehen, von unserer Position in einem ihrer Spiralarme aus. Dieses Band enthält Hunderte von Milliarden Sternen, deren kollektives Licht diese charakteristische weißliche Spur erzeugt. Dennoch haben die meisten Menschen die Milchstraße noch nie mit eigenen Augen gesehen. Warum entgeht uns dieses Himmelswunder so oft?

Himmelsgeometrie: Eine Frage der Achsen

Um zu verstehen, warum die Milchstraße im Laufe des Jahres ihr Aussehen verändert, müssen wir drei grundlegende Achsen betrachten, die bestimmen, was wir am Nachthimmel sehen.

Die Achse der galaktischen Ebene

Die Milchstraße ist eine flache Spiralgalaxie, wie eine Scheibe. Diese Sternenscheibe definiert die sogenannte galaktische Ebene (ebene, die die meisten Sterne unserer Galaxie enthält). Die galaktische Achse ist die senkrechte Linie, die durch das Zentrum dieser Scheibe verläuft.

Wir befinden uns innerhalb dieser Scheibe, in einem ihrer Spiralarme, etwa 26.000 Lichtjahre vom Zentrum entfernt. Wenn wir in die Ebene der Scheibe blicken, sehen wir das milchige Band der Milchstraße. Wenn wir senkrecht zur Scheibe (entlang der galaktischen Achse) blicken, sehen wir viel weniger Sterne.

Diese galaktische Achse hat eine feste Ausrichtung im Raum. Das Zentrum der Galaxie befindet sich im Sternbild Schütze, etwa 29° unter dem Himmelsäquator.

Die Achse der Ekliptik

Die Ekliptik (ebene der Erdumlaufbahn um die Sonne) ist die Ebene der Erdumlaufbahn um die Sonne. Ihre Achse steht senkrecht auf dieser Bahnebene.

Die galaktische Ebene und die Ekliptikebene sind nicht ausgerichtet. Sie sind um etwa 60° zueinander geneigt.

Die Erdrotationsachse

Die Erde dreht sich in 24 Stunden um ihre Rotationsachse, die durch die geografischen Nord- und Südpole verläuft. Diese Achse ist um etwa 23,5° zur Ekliptikachse geneigt, was die irdischen Jahreszeiten erklärt.

Diese Rotationsachse bestimmt, was zu einem bestimmten Zeitpunkt über Ihrem lokalen Horizont sichtbar ist: Die Rotation der Erde lässt den Nachthimmel in einer Nacht von Osten nach Westen über Ihnen "rotieren".

Die Kombination der drei Achsen erklärt alles

Während einer Nacht: Die Erdrotationsachse lässt den Himmel rotieren. Die im Raum fixierte galaktische Ebene scheint sich daher über Ihnen zu "drehen". Zu Beginn der Nacht kann die Milchstraße nahe dem Horizont horizontal sein, um Mitternacht vertikal werden und im Morgengrauen wieder zum Horizont hinabsinken.

Im Laufe des Jahres: Die Erde bewegt sich entlang der Ekliptik um die Sonne. Nachts blicken wir in die Richtung, die der Sonne gegenüberliegt. Da die galaktische Ebene um 60° zur Ekliptikebene geneigt ist:

Im Sommer (Nordhalbkugel) zeigt unsere orbitale Position "gegenüber der Sonne" ungefähr in Richtung des galaktischen Zentrums im Schützen. Der zentrale, hellste Teil ist am Nachthimmel sichtbar.
Im Winter (Nordhalbkugel) befinden wir uns auf der gegenüberliegenden Seite unserer Umlaufbahn. Die Richtung "gegenüber der Sonne" zeigt nun zum äußeren Teil der Galaxie, zu den Sternbildern Orion und Zwillinge. Dies ist eine Region, die weiter vom galaktischen Zentrum entfernt und weniger sternenreich ist, daher weniger spektakulär. Wir sehen immer noch die Milchstraße, aber wir blicken zum "Äußeren" der viel weniger hellen Scheibe.

Neigung der Erde zur Galaxie

Visualisierung der Geometrie

Die Ebene der Erdumlaufbahn (die Ekliptik): Die Ebene ist um $60,2^\circ$ zur galaktischen Ebene geneigt. In Kombination mit der Neigung der Erdrotationsachse ($23,4^\circ$) ist die Nordhalbkugel während der Winternächte vom Zentrum unserer Galaxie weg orientiert.

Die Position des galaktischen Zentrums (Schütze): Das helle Herz der Milchstraße befindet sich am Südhimmel (negative Deklination). Von den mittleren oder hohen Breiten der Nordhalbkugel aus gesehen bleibt dieses galaktische Zentrum sehr tief über dem südlichen Horizont (oder sogar unsichtbar), was seine Beobachtung sehr anfällig für Lichtverschmutzung und die Dicke der Atmosphäre macht.

Galaktische Ebene im Verhältnis zur Ekliptikebene — Dieses Diagramm veranschaulicht die Bahn und Neigung der Umlaufbahnen von Erde und Sonne innerhalb der galaktischen Ebene der Milchstraße.
Bildquelle: ESO/S. Brunier (neues Fenster)

Die besten Zeiträume nach Hemisphäre

Nordhalbkugel: Die besten Nächte, um das galaktische Zentrum zu sehen, sind von April bis September, mit einem Höhepunkt im Juli-August. Während dieser Sommermonate ist der Schütze (wo sich das Zentrum befindet) am Nachthimmel sichtbar, insbesondere zwischen 23:00 und 4:00 Uhr morgens.

Südhalbkugel: Das galaktische Zentrum ist einen großen Teil des Jahres sichtbar, aber die besten Bedingungen herrschen zwischen Februar und Oktober. Im australischen Winter (Juni-August) steht das galaktische Zentrum mitten in der Nacht im Zenit und bietet spektakuläre Ausblicke.

Erscheinungsbild der Milchstraße nach Hemisphären

Symmetrie der nördlichen und südlichen Breiten für die Beobachtung der Milchstraße
Breitengrad	Hemisphäre	Sichtbarkeit der Milchstraße	Erscheinung um 00:00 Uhr	Erscheinung um 4:00 Uhr	Maximale Höhe des galaktischen Zentrums	Kommentar
0°	Äquator	Hervorragend	Vertikal ~90°	Geneigt ~60°	~61°	Die galaktische Ebene zieht hoch am Himmel, fast im Zenit
+15°	Nord	Sehr gut	Sehr vertikal ~80°	Geneigt ~50°	~46°	Das galaktische Zentrum gut sichtbar, aber nicht dominierend
-15°	Süd	Hervorragend	Sehr vertikal ~85°	Geneigt ~55°	~76°	Das galaktische Herz nähert sich dem Zenit
+30°	Nord	Sehr gut	Vertikal bis geneigt ~70°	Geneigt bis liegend ~40°	~31°	Zentrum noch niedrig, mäßige Sichtbarkeit
-30°	Süd	Außergewöhnlich	Sehr vertikal ~90°	Geneigt ~70°	~89°	Die zentrale Ausbuchtung fast im Zenit
+45°	Nord	Gut	Geneigt ~60°	Liegend ~30°	~16°	Zentrum sehr niedrig, verminderte Sichtbarkeit
-45°	Süd	Hervorragend	Vertikal ~80°	Geneigt ~50°	~61°	Zentrum hoch und kontrastreich
+60°	Nord	Mäßig	Geneigt ~45°	Liegend ~20°	~1°	Galaktisches Zentrum fast auf Horizonthöhe
-60°	Süd	Sehr gut	Vertikal ~75°	Geneigt ~55°	~59°	Hervorragende Belichtung zur zentralen Ausbuchtung
+75°	Nord	Schwach	Liegend ~10°	Liegend ~5°	~0°	Das Zentrum bleibt unter oder auf dem Horizont
-75°	Süd	Gut	Geneigt ~40°	Liegend ~15°	~44°	Immer noch guter Zugang zum Herzen der Galaxie
+90°	Nordpol	Sehr schwach bis unmöglich	Liegend ~0°	Liegend ~0°	~−29°	Galaktisches Zentrum unter dem Horizont, unsichtbar
-90°	Südpol	Schwach	Liegend ~10°	Liegend ~5°	~13°	Das galaktische Zentrum niedrig, aber teilweise beobachtbar

Referenzen

GRAVITY Collaboration, « Mass distribution in the Galactic center based on interferometric astrometry of multiple stellar orbits », Astronomy & Astrophysics, vol. 657, 2022, A82. DOI: 10.1051/0004-6361/202142465 (neues Fenster)
Xiang, M. & Rix, H.-W., « A time-resolved picture of our Milky Way's early formation history », Nature, vol. 603, 2022, p. 599-603. DOI: 10.1038/s41586-022-04496-5 (neues Fenster)
Reid, M. J. et al., « Trigonometric Parallaxes of High Mass Star Forming Regions: The Structure and Kinematics of the Milky Way », The Astrophysical Journal, vol. 783, nᵒ 2, 2014, p. 130. DOI: 10.1088/0004-637X/783/2/130 (neues Fenster)
Max-Planck-Institut für Astronomie, « Astronomers identify the ancient heart of the Milky Way galaxy », Dezember 2022 : mpg.de (neues Fenster)
ESA, « Gaia Data Release 3: exploring our Galaxy and beyond », 2022 : esa.int (neues Fenster)
Nobelpreis für Physik 2020 (neues Fenster) — Andrea Ghez und Reinhard Genzel für die Entdeckung eines supermassereichen Objekts im Zentrum unserer Galaxie.
NASA ADS (neues Fenster) — bibliografische Datenbank für Astronomie und Astrophysik.
SIMBAD (neues Fenster) — astronomische Datenbank des Centre de Données astronomiques de Strasbourg.

FAQ: Alles Wissenswerte über die sich wandelnde Milchstraße

Warum ändert die Milchstraße ihr Aussehen im Laufe der Jahreszeiten?

Die Erde bewegt sich auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne (die Ekliptikebene). Nachts blicken wir in die Richtung, die der Sonne gegenüberliegt. Die galaktische Ebene (die Scheibe unserer Galaxie) ist etwa 60° zur Ekliptikebene geneigt. Im Sommer (Nordhalbkugel) zeigt die nächtliche Richtung zum galaktischen Zentrum (Sternbild Schütze), einer sehr dichten und leuchtenden Region. Im Winter zeigt die nächtliche Richtung zu den äußeren Regionen der Galaxie (Sternbilder Orion und Zwillinge), die weniger sternenreich sind, sodass die Milchstraße weniger hell und weniger spektakulär erscheint.

Warum ist die Milchstraße auf der Südhalbkugel spektakulärer?

Der Grund ist geometrischer Natur: Das galaktische Zentrum (im Sternbild Schütze) liegt etwa 29° unter dem Himmelsäquator. Diese Position führt dazu, dass die zentrale Ausbuchtung der Galaxie, die hellste und sternenreichste Region, von der Südhalbkugel aus viel höher am Himmel steht. Auf Breiten um -30° kann das galaktische Zentrum sogar im Zenit (senkrecht über Ihnen) stehen. Von der Nordhalbkugel (jenseits von +30° Breite) aus bleibt das galaktische Zentrum tief am Horizont, wodurch die Milchstraße aufgrund der atmosphärischen Absorption weniger hell erscheint.

Was bestimmt die Position der Milchstraße am Himmel während einer einzigen Nacht?

Dies ist auf die Rotation der Erde um ihre Achse (die durch den Nord- und Südpol verläuft) zurückzuführen. In 24 Stunden vollführt die Erde eine vollständige Rotation, wodurch der Nachthimmel über uns von Osten nach Westen zu "rotieren" scheint. Folglich scheint die im Raum fixierte galaktische Ebene relativ zu Ihrem lokalen Horizont zu kippen. Die Milchstraße kann zu Beginn der Nacht horizontal nahe dem Horizont sein, um Mitternacht vertikal und im Morgengrauen wieder zum Horizont hinabsinken. Die genaue Position hängt von Ihrem Breitengrad und der Jahreszeit ab.

Wann ist die beste Zeit, um das galaktische Zentrum von der Nordhalbkugel aus zu beobachten?

Die besten Nächte, um das galaktische Zentrum auf der Nordhalbkugel zu sehen, sind von April bis September, mit einem Höhepunkt im Juli-August. Während dieser Sommermonate ist das Sternbild Schütze (wo sich das Zentrum befindet) am Nachthimmel sichtbar, insbesondere zwischen 23:00 und 4:00 Uhr morgens. Es wird empfohlen, eine mondlose Nacht weit entfernt von jeglicher Lichtverschmutzung zu wählen, um optimale Beobachtungsbedingungen zu haben.

Warum ist die Milchstraße manchmal mit bloßem Auge unsichtbar?

Mehrere Faktoren können die Milchstraße mit bloßem Auge unsichtbar machen: die Lichtverschmutzung (künstliche Beleuchtung von Städten), die Anwesenheit des Mondes (der den Himmel aufhellt), die Wetterbedingungen (Wolken, Feuchtigkeit) und die geografische Lage (in hohen nördlichen Breiten bleibt das galaktische Zentrum tief am Horizont). Für die Beobachtung benötigt man einen außergewöhnlich dunklen Himmel, fern von jeder künstlichen Lichtquelle.