Microquasars Universität Heidelberg Fakultät für Physik und Astronomie Einführung in die Astronomie und Astrophysik III Seminar für mittlere Semester Vortragender:

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1 microquasars Universität Heidelberg Fakultät für Physik und Astronomie Einführung in die Astronomie und Astrophysik III Seminar für mittlere Semester Vortragender: Michael Mommert 13. Juni 2007 Betreuer: Prof. Joachim Wambsganss microquasars

2 > Überblick Entdeckung und Beobachtungsergebnisse Analogien zwischen Mikroquasaren und Quasaren physikalische Prozesse: Akkretion, Jets, superluminal motion microquasars: status quo wissenschaftlicher Ausblick Quasar Microquasar microquasars

3 > Entdeckung und Beobachtungen erste Erwähnung durch Felix Mirabel et. al., 1992 in Nature Entdeckung von Radioquellen um starke Röntgenquelle in der Milchstraße Interpretation als Jet zeitliche Korrelation zwischen Ereignissen im Röntgen- und Radiobereich Was ist dessen Energiequelle? Warum die Bezeichnung Mikroquasar? 1E1740.7-2942 Great Annihilator microquasars

4 > Analogien zu Quasaren > Quasare allgemein starke Leuchtkräfte aus Regionen, kleiner als das Sonnensystem kontinuierliches Spektrum im UV und Optischen (Synchrotronstrahlung) und breite Emissionslinien Unterklasse der AGN, starke Radioquellen hoher Rotverschiebung (heute: z~6.5) Quelle relativistischer Jets mit Längen ~ 1Mpc jedoch nur eine Komponente sichtbar Jets entspringen aus Akkretionsscheibe im Inneren der Scheiben: Supermassive Schwarze Löcher, M ~10 8 M Sonne Abstrahlung zeitlich variabel in verschiedenen spektralen Bereichen microquasars

5 > Analogien zu Quasaren > Morphologie starke Analogien zu Quasaren... nur auf anderen Größen-, Zeit- und Massenskalen microquasars

6 > Analogien zu Quasaren > Größenvergleich Längenvergleich der Jets (Faktor 10 6 ) (c) Google Earth ~ 10 mg Massenvergleich der Zentralmassen (Faktor 10 8 ) ~ 1000 kg Microquasar vs. Quasar microquasars

7 > Analogien zu Quasaren > Vergleich und Massenabhängigkeit wichtigster morphologischer Unterschied: Akkretionsscheibe wird durch Begleiterstern gefüttert Skalenunterschiede massenabhängig ->Effekte laufen in Mikro- quasaren innerhalb Minuten ab, die in Quasaren tausende Jahre benötigen, microquasars

8 Scheibenbildung aufgrund Dreh- impulserhaltung > physikalische Prozesse >Akkretionsprozesse benötigt zur Bildung eine große Masse im Zentrum Akkretions- scheiben in den verschiedensten Größenordnungen oft im Infraroten beobachtbar 3700 ly microquasars

9 1000 AU = 5,8 ld > physikalische Prozesse > Jets Auswürfe werden aus Akkretionsscheibe gespeist Auswurfmechanismen: ->Hydrodynamik Jet-Kollimierung: ->MHD bzw. rotierende Schwarze Löcher auch Jets in den verschiedensten Größenordnungen 5000 ly microquasars

10 > superluminal motion > Phänomenologie ? Wo liegt der Fehler? Beobachtungsergebnisse falsch? Entfernung falsch abgeschätzt (Hubble falsch)? Einsteins SRT widerlegt? unwahrscheinlich! GRS 1915+105 Mirabel & Rodriguez 1994 VLA @ 3.6 cm v app ~ 0.68c v app ~ 1.25c microquasars

11 > superluminal motion > Erklärung durch SRT Eigenbewegungen der beiden Blobs Dopplerverschiebung der Wellenlängen 3 Gleichungen erlauben Bestimmung der 3 Unbekannten: Geschwindigkeit v, Winkel und Entfernung D microquasars Beispiel GRS1915+105: v ~ 0.92c, θ ~ 70.2°, D ~ 13kpc

12 > status quo ~ 100 Mikroquasare bis heute bekannt (1999: ~20) Geschwindigkeitsrekordhalter: V4641 Sag gesicherte Erkenntnisse Zentralkörper: rotierende Schwarze Löcher stellarer Masse beobachtete Blobs sind ausgeworfene Materie und keine Shocks Röntgenquelle bzw. stellares Schwarzes Loch sind notwendige aber nicht ausreichende Kriterien dafür, dass es sich um einen Mikroquasar handelt Akkretionsscheibe wird durch massereichen Begleiterstern gespeist microquasars Zusammenhang zwischen Akkretionsscheibe und Jet in verschiedenen Frequenzbändern beobachtbar

13 > status quo > Zusammenhang zwischen Akkretion und Jet microquasars

14 > wissenschaftlicher Ausblick > Offene Fragen Wie genau ist die Entfernungsbestimmung? -> Messung der Dopplerverschiebung in den Blobs Sind alle akkretierenden Schwarzen Löcher Mikroquasare? -> Neuentdeckungen für bessere Statistik Sind die Zusammenhänge zwischen Akkretion und Ausfluß richtig verstanden? Gibt es einen Zusammenhang zwischen Jetbildung und dem Spin des Schwarzen Loches? Sind Mikroquasare Quellen hochenergetischer (E ~ 10 20 eV) kosmischer Teilchen? Gibt es eine Verbindung zwischen Mikroquasaren und Gamma-Ray-Bursts? microquasars

15 > Quellenangaben Quellennachweise: verwendete Papers: A double-sided radio jet from the compact Galactic Centre annihilator 1E1740.7 -2942, Mirabel et. al., Nature 358, 1992 A superluminal source in the Galaxy, Mirabel & Rodríguez, Nature 371, 1994 Microquasars in our Galaxy, Mirabel & Rodríguez, Nature 392, 1998 Microquasars: Open questions and future perspectives, Mirabel, Astrophysics and Space Science 276, 2001 Microquasars: Progress made and open questions, astro-ph/0701837v1, 2006 Literatur und WWW: Course on Microquasars, Mirabel, Campos do Jordão, 2002 (vgl. Homepage) Der Neue Kosmos, Unsöld & Baschek, Springer, 2005 http://www.mpe.mpg.de/~amueller/ - Wissensportal für Astrophysik http://www.mpe.mpg.de/~amueller/ Homepages beteiligter Wissenschaftler: http://www.sc.eso.org/~fmirabel/ - Felix Mirabel http://www.astrosmo.unam.mx/~l.rodriguez/ - Luis F. Rodríguez http://www.sc.eso.org/~fmirabel/ http://www.astrosmo.unam.mx/~l.rodriguez/ Bildnachweise: Hubble-Aufnahmen: http://hubblesite.org http://hubblesite.org sonstige Bildnachweise: http://maps.google.de/ http://www.kidsville.de/ Homepage von F. Mirabel http://maps.google.de/ http://www.kidsville.de/ microquasars