Anaïce Saalmann

Quasare und Mikroquasare

Seminar: Teilchen, Weltall und Plasmen

HU Berlin, WS 2006/07

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Fragestellungen

• Welche ungewöhnlichen Entdeckungen fanden im letzten Jhrdt. statt?

• Was ist ein Quasar?• Kann diese Theorie überhaupt stimmen?• Warum interessiert man sich überhaupt für Quasare?• Was ist ein Mikroquasar?• Was gibt es für aktuelle Entdeckungen?

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Geschichte

1917Galaxie M87 stößt Jet aus

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Geschichte

~1930

Seyfert-Galaxien entdeckt

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Geschichte

1954 Cygnus A wird genauer untersucht

1959 In Radioblasen steckt mehr Energie als bei der Vernichtung von 106 M entsteht

Galaxie

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Geschichte

Wo kommt diese Energie her?•1.Idee: Produziert Teilchen/ Masse

-> Steady-State-Theorie •2.Idee: Reaktor in dem Teilchen- und Antiteilchen vernichtet werden

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Geschichte

1963Hazard bestimmt Position von Radioobjekt 3C 273 genau

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Eigenschaften von 3C 273

• Rotverschiebung von 15% -> Entfernung etwa

2,5·109 Lichtjahre• Zeitliche Variabilität von

1 Monat-> Ausdehnung

höchstens 1 Lichtmonat

• Jetlänge über 100.000 Lichtjahre

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Was ist das untersuchte Objekt?

Quasistellares Objekt

QUASAR

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Heutiger Stand

• Über 100.000 Quasare entdeckt

• Rotverschiebung zwischen 0,06 und 6,4 – Entfernung von

780Mio bis 13Mrd. Lichtjahre

• Freigesetzte Energie:1048 – 1053 Joule– Überstrahlen jede

umliegende Galaxie

• Lichtvariabilität zwischen wenigen Stunden und Monaten – Ausdehnung nicht

viel größer als unser Sonnensystem

• Jets mit Längen von 103 bis 106 Lichtjahren und scheinbarer Überlicht-geschwindigkeit

• 10% der Quasare sind Radioquellen

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Standardmodell eines Quasars

- 105 – 1010 M -Rotation

Kerr-Loch

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Standardmodell eines Quasars

- Ausdehnung ~spc-Drehimpulserhaltung-Reibung -> Strahlung

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Standardmodell eines Quasars

- Länge 103–106 Lj- Relativistisch- Radio- bzw. γ- Strahlung

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Standardmodell eines Quasars

-104 – 108 M -Entfernung SL ~10-100pc-Abschwächung d. Strahlung

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Kann dieses Modell stimmen?

0,1%

0,7%

6%

42,3%

Energieertrag pro verbrauchter Masse:

235U-Spaltung

H → He Fusion

Schwarzes Loch ( L = 0 )

Kerr Loch ( L = Lmax )

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Kann dieses Modell stimmen?

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Kann dieses Modell stimmen?

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Überlichtgeschwindigkeit?

• Annahme: Knoten in A bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit

• 96% Lichtgeschw.

-> scheinbar 3,5fache Lichtgeschwindigkeit

Bedingungen:

1) Jets relativistisch

2) Jet zeigt in etwa auf uns

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Zusammenhang mit AGN

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Quasare mit Galaxie

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Waren alle Galaxien aktiv?

• Schwarzes Loch im Zentrum jeder Galaxie– Aber nicht überall

aktiv– In unserer Galaxie

Sagittarius A*: etwa 3·106 M (daher ist es früher vermutlich eine Seyfert-Galaxie gewesen)

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Bedeutung der Quasare

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Aktuelle Entdeckungen

• Mai 2006, mit Hilfe eines Quasars in Galaxie (Alter < 1,5 Mrd. Jahre) molekularen Wasserstoff nachgewiesen

• „Neue Schwarze Löcher entdeckt - Drei auf einmal gab's noch nie“ - tagesschau.de 09.01.07

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Was ist ein Mikroquasar?

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Vergleich Quasar - Mikroquasar

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LS 5039

• Mikroquasar in unserer Galaxie

– Blauer Riese: 20 M – Umlaufzeit: 3,9 Tage– Entfernung 2,5kpc– Jetgeschwindigkeit

~0,2c– Teilchen mit TeV-

Energien!

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Observer

Periastron 0

Apastron 0.5

observer

inferior conjunction 0.716

superior conjunction 0.058

Intensität der Strahlung schwankt periodisch über einen Umlauf

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Mögliche Ursachen:-Teilchen-beschleunigung?-Absorption im Sternenlicht?

Es gibt noch viel zu untersuchen!

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Zusammenfassung

• Quasare gehören zu den Aktiven Galaktischen Kernen

• Sie sind mit die ältesten Objekten, die wir am Sternenhimmel beobachten können

• Vermutlich hatte jede Galaxie einen aktiven Kern mit einem SL, dass meistens nicht mehr gefüttert wird

• Mikroquasare sind die kleinen Brüder von Quasaren

• Sie sind Doppelsternsysteme mit kleinem SL oder Neutronenstern

• Kommen auch in unserer Galaxie vor und dienen als Untersuchungsobjekt, um das Verhalten der Quasare zu untersuchen

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Cygnus X-1

• 1972 entdeckt• Nächster Mikroquasar:

Entfernung etwa 8000LJ• Begleitstern: blauer Riese

mit 18 M, r= 17 R • Umlaufzeit: 5,6 Tage

• Abstand 20 R

• Variabilität im ms-Bereich