Warum drehen sich Sterne und Planeten? Spin, eine allgegenwärtige Bewegung im Universum
In unserem Sonnensystem drehen sich die Planeten um die Sonne, und auch die übrigen Sterne drehen sich, ebenso wie schwarze Löcher und Galaxien. Dreht sich alles im Universum? Warum?
Als wir in der Schule über das Sonnensystem unterrichtet wurden, wurde uns gezeigt, wie sich der Mond um die Erde dreht, und die Erde und die übrigen Planeten drehen sich um die Sonne, und das Sonnensystem dreht sich um unsere Galaxie, und auch die Milchstraße dreht sich.
Und wenn wir von der planetarischen zur subatomaren Ebene übergehen, dreht sich ebenfalls alles: In der Schule wurde uns das Planetenmodell des Atoms von Rutherford und das Atommodell von Bohr beigebracht, bei dem die Elektronen um den Kern rotieren , obwohl dies aus Sicht der Quantenmechanik nicht gültig ist.
Der Spin scheint also die bestimmende Bewegung des Universums zu sein. Auf den ersten Blick mag dieswahr sein, aber es hat seine Nuancen und Ausschlüsse.
Das atomare Modell und die subatomare Skala
Das Planetenmodell des Atoms ist eine Theorie, die die Struktur des Atoms erklärt, indem sie es mit einem kleinen Sonnensystem vergleicht, in dem der Atomkern die Sonne und die Elektronen die Planeten sind, die den Kern in konzentrischen Bahnen umkreisen. Das Planetenmodell wurde von Ernest Rutherford 1911 nach der Entdeckung des Atomkerns vorgeschlagen.
Im Jahr 1913 verbesserte Niels Bohr das Modell von Rutherford, indem er vorschlug, dass die Elektronen in konzentrischen Kreisbahnen in festen Abständen vom Kern rotieren, in einem Transaktionsmodell, das zwischen der klassischen und der Quantenmechanik angesiedelt ist.
Im Jahr 1926 entwickelte Erwin Schrödinger das Bohr'sche Atommodell weiter, indem er ein Modell aufstellte, das nicht den genauen Weg eines Elektrons definiert, sondern stattdessen die Wahrscheinlichkeiten für den Aufenthaltsort des Elektrons vorhersagt. Dieses Atommodell ist als quantenmechanisches Modell bekannt und berücksichtigte zunächst nicht eine Eigenschaft der Teilchen, den so genannten " Spin ", der zwar im Englischen "spin" bedeutet, sich aber in Wirklichkeit nicht dreht, sondern eine ähnliche Bewegung hat.
Obwohl es also auf subatomarer Ebene den Anschein hätte, dass die Drehbewegung vorhanden wäre, ist dies nicht der Fall.
Auf planetarischer Ebene
Es ist allgemein bekannt, dass Planeten um einen Stern kreisen, wie es in unserem Sonnensystem der Fall ist, wo die Planeten aufgrund der Schwerkraft der Sonne und der Trägheit, die bei der Entstehung des Sonnensystems entstanden ist, rotieren.
Vor etwa 4,5 Milliarden Jahren bildete sich unser Sonnensystem aus einer kollabierenden Wolke aus interstellarem Gas und Staub. Die Wolke zog sich zusammen, rotierte und nahm an Temperatur und Druck zu. Die Schwerkraft der Wolke zog Material in Richtung ihres Zentrums, das sich ansammelte und einen Kern bildete, in dem sich Wasserstoffatome zu Helium verbanden, das große Mengen an Energie freisetzte und die Sonne entstehen ließ.
Der Rest der Materie sammelte sich in verschiedenen Bereichen an, und die Materiescheibe begann aufgrund ihrer Trägheit zu rotieren. Der Stern, wenn er komprimiert wird, erhält ebenfalls diese Drehrichtung, ebenso wie die Materie, die, wenn sie sich zusammenfügt, die Planeten und ihre Satelliten bildet.
Die meisten Planeten drehen sich in der gleichen Richtung um die Sonne, aber nicht alle von ihnen drehen sich in der gleichen Richtung um sich selbst. Venus und Uranus drehen sich im Uhrzeigersinn, während die übrigen Planeten sich gegen den Uhrzeigersinn drehen.
Das Gleiche geschieht im übrigen Universum, wo der Spin im Allgemeinen vom Mutterstern geerbt wird. Es gibt jedoch bestimmte Strukturen, die größten, die dem Menschen bekannt sind, sogenannte galaktische Filamente, die sich nicht drehen. Das größte und massivste galaktische Filament, das bisher im Universum entdeckt wurde, die Hercules-Corona Borealis Great Wall, hat eine beeindruckende Größe von etwa 10.000 Millionen Lichtjahren Länge und etwa 7.200 Millionen Lichtjahren Breite und macht etwa 11 % des Durchmessers des beobachtbaren Universums aus. Im Gegensatz zu Galaxien, in denen sich die Materie in einem Rotationsprozess in einer Ebene zusammenballt, ballt sich die Materie in den Filamenten, die das kosmische Netz bilden, entlang einer Linie zusammen.
Im Falle von zwei Kometen haben viele von ihnen Bahnen, die nicht rotieren, sondern offene Bahnen haben und sich daher während ihrer gesamten Existenz nur einmal dem Sonnensystem nähern.
Pulsare und Supernova
Auf der größten vorstellbaren Skala finden wir die Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, die sich ebenfalls nicht dreht, denn wenn sie sich drehen würde, würde dies bedeuten, dass das Universum eine Wirbelbewegung hätte, d. h. es würde sich wie ein Wirbelsturm bewegen, und die Beobachtungen geben uns großes Vertrauen, dass dies nicht der Fall ist.
Supernovae sind die größten Explosionen im Universum, extrem zerstörerische und extreme Phänomene, die eine ungeheure Menge an Energie freisetzen und Material mit Geschwindigkeiten von 15.000 bis 40.000 Kilometern pro Sekunde ins All schleudern. Sie entstehen, wenn einem massereichen Stern der Brennstoff ausgeht und sich sein Kern verdichtet, wobei sich seine Rotationsgeschwindigkeit erhöht und er zu einem Neutronenstern wird.
Ein Pulsar ist ein schnell rotierender Neutronenstern, der elektromagnetische Strahlung in Form von Pulsen aussendet. Dazu gehören die so genannten Millisekunden-Pulsare, die so genannt werden, weil ihre Rotationsperiode nur wenige Millisekunden beträgt und sie die am schnellsten rotierenden Objekte im Universum sind. Der schnellste bisher beobachtete Pulsar, PSR J1748-2446ad, vollführt etwa 716 Umdrehungen pro Sekunde. Einige dieser Pulsare rotieren so schnell, dass sich ihr Äquator mit 20% der Lichtgeschwindigkeit bewegt.
Kurz gesagt, nicht alles im Universum dreht sich. Und was sich dreht, tut dies nicht immer in der gleichen Richtung oder mit der gleichen Geschwindigkeit, aber wenn es sich dreht, dann dank der Schwerkraft, des Impulses und der Trägheit.