Galaxien, Quasare,Galaxien, Quasare,Schwarze LöcherSchwarze Löcher

KnudKnud Jahnke, Lutz Wisotzki Jahnke, Lutz WisotzkiAstrophysikalisches Institut PotsdamAstrophysikalisches Institut Potsdam

Die Augen der AstronomenDie Augen der Astronomen

Die Augen der AstronomenDie Augen der Astronomen

Die Augen der AstronomenDie Augen der Astronomen

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Unsere MilchstraßeUnsere Milchstraße

Nachbar im All:Nachbar im All:Der Andromedanebel Der Andromedanebel

SpiralgalaxienSpiralgalaxien

SpiralgalaxienSpiralgalaxien

SpiralgalaxienSpiralgalaxien

Rotation von SpiralgalaxienRotation von Spiralgalaxien

Stabilitätsbedingung: Schwerkraft wird kompensiert durch Fliehkraft!

→ Rotationsgeschwindigkeit ist Maß für die im Radius r eingeschlossene Masse der Galaxie:

Rotation von SpiralgalaxienRotation von Spiralgalaxien

Elliptische GalaxienElliptische Galaxien

Scheiben und EllipsoideScheiben und Ellipsoide

Ordnung im GalaxienzooOrdnung im GalaxienzooKlassifikation:

Elliptische Galaxien: E Spiralgalaxien: S Balkenspiralen: SBSequenz nach Drehimpulsbzw. Verhältnis Bulge / ScheibeKeine Entwicklungssequenz!Click to add text

Galaxien in KollisionGalaxien in Kollision

Galaxien in KollisionGalaxien in Kollision

Galaxiengruppen und HaufenGalaxiengruppen und Haufen

Distanzen und RotverschiebungDistanzen und Rotverschiebung

V = H · D

D = V / H

Die Expansion des UniversumsDie Expansion des Universums

'Aktive' Kerne: 'Aktive' Kerne: 1. Leuchtendes Gas 1. Leuchtendes Gas

'Aktive' Kerne: 'Aktive' Kerne: 2. Radiostrahlung von Galaxien2. Radiostrahlung von Galaxien

'Aktive' Kerne: 'Aktive' Kerne: 3. Röntgenstrahlung von Galaxien3. Röntgenstrahlung von Galaxien

'Aktive' Kerne: 'Aktive' Kerne: 4. Die Entdeckung der Quasare4. Die Entdeckung der Quasare

Quasar = Quasi-Stellar Radiosource

'Aktive' Kerne: 'Aktive' Kerne: 4. Die Entdeckung der Quasare4. Die Entdeckung der Quasare

'Aktive' Kerne: 'Aktive' Kerne: 4. Die Entdeckung der Quasare4. Die Entdeckung der Quasare

Was sind Quasare?Was sind Quasare?

Quasare sind die leuchtkräftigsten Objekte im Universum: bis zu 1000mal heller als eine große Galaxie!

Sichtbar bis in extrem große Distanzen:Die weitesten bekannten Quasaresind 12-13 Mrd Lichtjahre von uns entfernt.

Was sind Quasare?Was sind Quasare?

Quasare befinden sich in den Zentren von Galaxien!

Was sind Quasare?Was sind Quasare?Quasare sind eine extreme Ausprägung des Phänomens der 'Aktiven Galaxienkerne'

Das Problem: Leuchtkraft = Milliardenfaches der Sonne Durchmesser = LichtstundenUnmöglich: Kompakter SternhaufenTheorie: Materie stürzt in riesiges schwarzes Loch im Zentrum der Muttergalaxie

Woher kommt die Energie?Woher kommt die Energie?

Schwarze LöcherSchwarze LöcherWas ist größtmögliche physikalisch sinnvolle Massenkonzentration?

Antwort: Wenn Umlaufgeschwindigkeit = Lichtgeschwindigkeit.

Von innerhalb des Schwarzschildradius kann auch Licht nicht mehr entkommen: Einbahnstraße für alle Materie!

Akkretion als EnergiequelleAkkretion als Energiequelle

Nutzbares Reservoir: Potentielle Energie der Materie in 'Muttergalaxie'.

Effizienz der Energiegewinnung gemäß E = mc²:0.1 % bei Kernspaltung;0.7 % bei Kernfusion;bis zu 30 % bei Akkretion auf schwarzes Loch.

Kann Energieproblem in Quasaren vollständig lösen!Benötigt: Akkretion von ca. 1 Sonnenmasse pro Jahr.

Struktur der aktiven GalaxienkerneStruktur der aktiven GalaxienkerneSchwarzschildradius für schwarzes Loch mit100 Millionen Sonnenmassen: 10

Lichtminuten

Nicht direkt beobachtbar! Indirekte Methodeüber Zeitmessungen bei

Helligkeitsvariationen.

Struktur der aktiven GalaxienkerneStruktur der aktiven Galaxienkerne

Struktur der aktiven GalaxienkerneStruktur der aktiven Galaxienkerne

Struktur der aktiven GalaxienkerneStruktur der aktiven Galaxienkerne

Auf 100 Galaxien kommt ca. ein aktiver Kern.

Haben die anderen keine schwarzen Löcher in ihren Zentren?

Beobachtungsprogramm: Suche nach 'dunklen' schwarzen Löchern in Galaxienzentren!

Quasare: Exotische Galaxien?Quasare: Exotische Galaxien?

Ein schwarzes Loch im Zentrum Ein schwarzes Loch im Zentrum unserer Milchstrasse!unserer Milchstrasse!

Ein schwarzes Loch im Zentrum Ein schwarzes Loch im Zentrum unserer Milchstrasse!unserer Milchstrasse!

Mehr schwarze Löcher!Mehr schwarze Löcher!

Mehr schwarze Löcher!Mehr schwarze Löcher!

Alle großen Galaxien haben massereiche schwarze Löcher in ihren Zentren.

Nur wenige dieser Galaxien haben 'aktive Kerne'.

Grund vermutlich: Mangel an 'Futter' für die Akkretionsscheibe.

Irgendwann enthielt vielleicht jede Galaxie schoneinmal einen Quasar ...

... und jede Galaxie kann ein Quasar werden.

ZusammenhängeZusammenhänge

Recycling von Aktiven Recycling von Aktiven GalaxienkernenGalaxienkernen

Hypothese: Kollisionen zwischen Galaxien lösen Kernaktivität aus.

In ca. 5 Mrd Jahren wird die Andromeda-Galaxie mit unserer Milchstrasse kollidieren.

Ein Quasar im Zentrum der Ein Quasar im Zentrum der Milchstrasse?Milchstrasse?