Sind Galaxien wirklich so strukturiert, wie sie auf Bildern aussehen?

Obwohl sich eine Galaxie mit beliebig hohen Geschwindigkeiten (sogar superluminal) von uns entfernen kann, weil sich der Weltraum ausdehnt, erfolgen ihre Rotation und ihre Bewegung durch den Weltraum mit nicht-relativistischen Geschwindigkeiten in der Größenordnung von einigen 100 km/s oder einigen 1000 km/s maximal. Daher bewegt sich jeder Teil einer Galaxie in Bezug auf den Beobachter ungefähr gleich schnell und wird daher nicht verzerrt.

Es gibt jedoch noch einen weiteren Effekt, der das Bild einer Galaxie verzerren kann, nämlich Gravitationslinsen : Wenn Sie eine ferne Galaxie beobachten, die hinter einem massiven Galaxienhaufen liegt, dann krümmt die riesige Masse des Haufens den Raum so, dass der Licht von den Hintergrundgalaxien nehmen leicht unterschiedliche Wege auf Sie zu. Dies verzerrt das Aussehen der Hintergrundgalaxien (und kann sogar dazu führen, dass sie an mehreren Stellen am Himmel erscheinen).

Im Bild des Sternhaufens Abell S1063 unten (von APOD ) sehen Sie diesen Effekt. In der Tat ist es durch Messen der "Bananenform" der Hintergrundgalaxien möglich, die Masse des Vordergrundhaufens zu berechnen; eine der Möglichkeiten, auf das Vorhandensein von dunkler Materie zu schließen.

Sind echte Galaxien wirklich so aufgebaut wie auf Bildern im Internet? Ich frage mich das, denn wenn die Geschwindigkeitsbegrenzung des Universums Lichtgeschwindigkeit ist, was bedeutet, dass Dinge, die wir am Himmel sehen oder entdeckt werden, verzögert werden.

Es gibt ein paar Möglichkeiten, Ihre Frage zu interpretieren, und da andere Antworten bereits einige Formen der Verzerrung ansprechen, werde ich eine erwähnen, von der Ihre Frage mir nahelegt, dass Sie sie meinen könnten.

Am Beispiel der Milchstraße braucht die Sonne schätzungsweise 200 Millionen Jahre, um die Galaxie zu „umkreisen“.

Die Milchstraße hat einen Durchmesser von etwa 200.000 Lichtjahren, also beträgt die Zeit, die das Licht benötigt, um den gesamten Durchmesser zu durchlaufen, (natürlich) 200.000 Jahre.

In 200.000 Jahren würde die Sonne etwa vollendet sein$\frac 1 {10}$Prozent seiner Umlaufbahn.

Aus visueller Sicht von jemandem in einer anderen Galaxie, der die Milchstraße beobachtet, ist diese Bewegung kaum sichtbar (wenn überhaupt). Die Zeit, die das Licht benötigt, um den gesamten Durchmesser der Galaxie zu durchqueren, reicht also nicht aus, um das Erscheinungsbild für einen entfernten Beobachter zu beeinflussen, da das Licht unterschiedlich lange braucht, um den Beobachter zu erreichen.

Nehmen wir zunächst an, dass wir eine ferne Galaxie betrachten, was bedeutet, dass die Entfernung zur Galaxie viel größer ist als ihr Durchmesser. Dies würde bedeuten, dass der scheinbare Winkel, den die Galaxie aufspannt, sehr klein ist (z. B. Bereich von Bogensekunden bis Bogenminuten).

Das Ergebnis ist, dass das Verhältnis der Entfernung, die Lichtstrahlen vom Rand der Galaxie und vom Zentrum der Galaxie zum Beobachter benötigen, ungefähr eins ist. Das bedeutet, dass die Zeit, die benötigt wird, um den Beobachter zu erreichen, nahezu gleich ist. Der Beobachter sieht also ein nicht „verzerrtes“ Bild einer Galaxie.

Offensichtlich gilt diese Annahme für nähere Objekte nicht. Die Bewegungen von Sternen in einer Galaxie sind jedoch im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit relativ langsam und tragen nicht viel zu der Verzerrung bei, von der ich annehme, dass Sie darüber geschrieben haben.