Schwerkraftmonster in galaktischen Zentren: Wie „wiegt” man Schwarze Löcher? Nadine Neumayer.

Präsentation zum Thema: "Schwerkraftmonster in galaktischen Zentren: Wie „wiegt” man Schwarze Löcher? Nadine Neumayer."—  Präsentation transkript:

1 Schwerkraftmonster in galaktischen Zentren: Wie „wiegt” man Schwarze Löcher?
Nadine Neumayer

2 Inhalt kurze Einführung Von der Vermutung zum Nachweis
Galaxien Schwarze Löcher Von der Vermutung zum Nachweis Wie „wiegt” man Schwarze Löcher Beziehung Galaxie – Schwarzes Loch Zusammenfassung

3 Galaxientypen Quelle: ESO

4 Galaxientypen Elliptische Irreguläre Spiralen Verschmelzende

5 Was sind Galaxien? Bestehen aus Milliarden Sternen Haben ein Zentrum
Können eine Scheibe und/oder einen Bulge besitzen

6 Was sind „Schwarze Löcher“?
Raketenstart auf der Erde Fluchtgeschwindigkeit 11,2 km/s = km/h Quelle: R. van der Marel

7 Was sind „Schwarze Löcher“?
zum Vergleich: Lichtgeschwindigkeit c ~ km/s c ~ km/h Fluchtgeschwindigkeit 11,2 km/s = km/h Quelle: R. van der Marel

8 Was sind „Schwarze Löcher“?
Schrumpft man die Erde, so wächst die Anziehungskraft Bei einem Durchmesser von ~2cm wäre sie ein „Schwarzes Loch” Quelle: R. van der Marel

9 Was sind „Schwarze Löcher“?
Erst Überlegungen dazu bereits im 18. Jahrhundert von John Mitchell sowie Pierre-Simon Laplace basierend auf Sir Isaac Newtons Theorie der Gravitation (1687)

10 Was sind „Schwarze Löcher“?
Vorhersage der Allgemeinen Relativitätstheorie „Das Gesetz von der Aequivalenz von Masse und Energie (E=mc2)” Albert Einstein (1916) Begriff: „black hole” John A. Wheeler (1967) Karl Schwarzschild (1916)

11 Was sind Schwarze Löcher?
In der Astronomie unterscheidet man: Stellare Schwarze Löcher ~ Sonnenmassen Supermassereiche Schwarze Löcher ~ 1 Million – 10 Milliarden Sonnemassen 1 Sonnenmasse (M⊙) ~ 2•1030 kg 1 Sonnenmasse = 1,989·1030 kg entsprechend Erdmassen ~ kg

12 Von der Vermutung zum Nachweis
Indizien für Schwarze Löcher: Aktive Galaktische Kerne / Quasare Gasbewegung Sternbewegung

13 Von der Vermutung zum Nachweis
Indizien für Schwarze Löcher: Aktive Galaktische Kerne / Quasare Gasbewegung Sternbewegung Quasar: 3C273 Quelle: NOAO/AURA/NSF

14 Von der Vermutung zum Nachweis
Indizien für Schwarze Löcher: Aktive Galaktische Kerne / Quasare Gasbewegung Sternbewegung HST/WFPC Quasar: 3C273 Quasar: 3C273

15 Von der Vermutung zum Nachweis
Indizien für Schwarze Löcher: Aktive Galaktische Kerne / Quasare Gasbewegung Sternbewegung HST/ACS Quasar: 3C273

16 Von der Vermutung zum Nachweis
Indizien für Schwarze Löcher: Aktive Galaktische Kerne / Quasare Gasbewegung Sternbewegung M87 Quelle: J. A. Biretta et al., STScI, AURA, NASA

17 Von der Vermutung zum Nachweis
Indizien für Schwarze Löcher: Aktive Galaktische Kerne / Quasare Gasbewegung Sternbewegung von uns weg auf uns zu Spektrum der Gasscheibe in M87 Quelle: STScI

18 Einschub: Doppler-Effekt
Wagen kommt näher Wagen ruht Wagen entfernt sich Quelle: Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus, Mannheim

19 Von der Vermutung zum Nachweis
Indizien für Schwarze Löcher: Aktive Galaktische Kerne / Quasare Gasbewegung Sternbewegung von uns weg auf uns zu Spektrum der Gasscheibe in M87 Quelle: STScI

20 Von der Vermutung zum Nachweis
Indizien für Schwarze Löcher: Aktive Galaktische Kerne / Quasare Gasbewegung Sternbewegung Zentrum der Milchstraße Quelle: MPE

21 Von der Vermutung zum Nachweis
Indizien für Schwarze Löcher: Aktive Galaktische Kerne / Quasare Gasbewegung Sternbewegung Zentrum der Milchstraße Quelle: MPE

22 Wie man Schwarze Löcher “wiegt”
Geschwindigkeitsmessung + Physik Kepler Gesetze: 1. 2. T2/a3 = 4π2/GM 3.

23 Wie man Schwarze Löcher “wiegt”
Quelle: MPE

24 Wie man Schwarze Löcher “wiegt”
Meßwerte: a: große Halbachse T: Umlaufzeit 2a T2/a3 = 4π2/GM M Milchstraße 3,6 Mio M⊙ Masse des Schwarzen Lochs

25 Beziehung zur Galaxie Masse des Schwarzen Lochs im Zentrum ~
~ Masse der Galaxie [Mrd M⊙] Masse des Schwarzen Lochs [Mio M⊙] Masse des Schwarzen Lochs im Zentrum ~ 1/1000. der Masse der Galaxie Häring & Rix, 2004

26 Wie wachsen Schwarze Löcher?

27 Wie wachsen Schwarze Löcher?

28 Galaxienentwicklung simuliert
Quelle: Matthias Steinmetz

29 Modell mit Schwarzem Loch
Quelle: V. Springel, T. di Matteo, L. Hernquist

30 Was bleibt am Ende Es gibt verschiedene Typen von Galaxien
Schwarze Löcher sind indirekt beobachtbar Unsere Milchstraße beherbergt ein Schwarzes Loch im Zentrum Galaxienentwicklung ist eng mit Schwarzen Löchern verwoben