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Schwarze Löcher in den Kernen von Galaxien Von Michael Fiedler.

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Präsentation zum Thema: "Schwarze Löcher in den Kernen von Galaxien Von Michael Fiedler."—  Präsentation transkript:

1 Schwarze Löcher in den Kernen von Galaxien Von Michael Fiedler

2 2 Inhalt Geschichte der Schwarzen Löcher (SL) Grundlagen Beobachtungsmethoden NGC4258 Andromeda Galaxie M 31 (NGC 224) Sgr A* im Milchstraßenzentrum Alternative Theorien Heutiger Stand der Wissenschaft

3 3 Geschichte 1784 John Michell: Schwarzer Stern 1905 Einstein: Informationsvernichtung 1916 Einstein: Schwarzes Loch 1916 Karl Schwarzschild: Schwarzschildradius 1963 Roy Kerr: Rotierende SL

4 4 Schwarzschildradius Schwarzschildradien von: Sonne: 2,95km R = 7x10 5 km Erde: 9mm R Erde = 6378km SL mit 3,7x10 6 M : 1,09*10 7 km ~ 0,1AE SL mit 3,5x10 7 M : 1x10 8 km ~ 1AE

5 5 Erste Entdeckungen 1963: Quasare Leuchtkräfte bis zu 100 x Leuchtkraft aller Sterne in Galaxie beste Erklärung mit SL Theorie

6 6 Charakteristika eines SL Nur 3 Charakteristische Eigenschaften zeichnen ein SL aus (SL haben keine Haare) 1.Masse 2.Spin 3.Ladung (wird meistens durch das umgebende Plasma aufgehoben) Es reicht Masse und Spin zu bestimmen um ein SL zu beschreiben

7 7 Beobachtungsmethoden Bei einer Kreisbahn um das SL: Newtonnäherung für genügend große r. Es reicht 2 von 3 Unbekannten:, P oder r zu messen um M abzuschätzen Geschwindigkeit Periode P Radius r Gravitationskonstante G

8 8 Akkretionsscheibe Kleinste stabile Umlaufbahn (R ISCO ) (Innermost stable circular orbit) Wenn r R ISCO Umlaufbahn stabil gegen kleine Störungen Wenn r R ISCO nicht stabil: Gas fällt ins Loch R in = R ISCO, R in innere Rand der Akkretionsscheibe

9 9 Kleinste stabile Umlaufbahn Maximal rotierendes SL: Ruhendes SL SL Spin || zur Umlaufbahn R G Gravitationsradius SL Spin anti || zur Umlaufbahn

10 10 Maser Maser aus Gaswolken Starke Emissionslinien leichte Messung der Rotverschiebung Bestimmen der Geschwindigkeit der Wolke Mit guter Winkelauflösung kann man auch r bestimmen M kann abgeschätzt werden.

11 11 NGC

12 12 SL in NGC 4258 H 2 O Wolken Masern Emissionslinie =1,36 cm Kepler Geschwindigkeitsprofil ( r -1/2 ) R in =0,13pc ~ 10 4 AE Dunkle Masse M =3,5x10 7 M Sehr starke Hinweise auf ein SL

13 13 NGC 4258

14 14 Geschwindigkeitsdispersion Geschwindigkeitsdispersion = Wenn stark ansteigt für r 0 großes M innerhalb r

15 Andromeda Galaxie M31 (NGC 224) 15

16 16 Doppelkern Alte Messungen: SL in leuchtschwächeren Teil (P2) Neue Beobachtung: 3. Bereich in P2 vermutete SL in P3 Kern von M31

17 17 Kern von M31 Dispersionsmessungen: P3 : = km s -1 alte Messungen: =250 km s -1 M =1,4x10 8 M

18 Milchstraßenzentrum chandra.harvard.edu/photo/2003/0203long / 18

19 19 SL in Milchstraße

20 20 Sgr A* Perizentrum v=5000 kms -1 ~8*v beim Apozentrum Umlaufzeit 15,2 a a=5,5 ld (3,7 0,2)x10 6 M innerhalb von r=17 lh Perizentrum Radius: 100R S von SL 3x10 6 M

21 21 Sgr A* v zur galaktischen Ebene von Sgr A* : -0.4 ± 0.9km s -1 ~ 0 km Radiowellenmessungen im mm Bereich weisen auf: r Sgr A* ~27R S von SL mit M =3,7x10 6 Alles weißt auf ein SL hin

22 22 Alternative Theorien zu SL Haufen von dunklen Objekten Braune Zwerge Weiße Zwerge Neutronen Sterne SL mit wenigen M

23 23 Alternative Theorien zu SL Einige können nicht ausgeschlossen werden Mini SLs NGC 4258: M <0,04 M Sgr A* : M <0,005 M M 0,03 M ausgeschlossen Ansammlung von Bosonen Beides sehr unwahrscheinlich aber nicht ausgeschlossen

24 24 Heutiger Stand der Wissenschaft M-Sigma Beziehung Feste Beziehung zwischen M und SL hat ~ 0.13% M Bulge Keine SL – Scheiben Beziehung 24

25 25 M-Sigma Beziehung 3 Theorien 1.SL wuchsen vor der Entstehung von Galaxien und beeinflussten diese dann 2.Samen SL waren vorher da und wuchsen mit den Galaxien 3.SL akkretierte Masse aus der fertigen Galaxie Beobachtungen sagen nicht aus welche richtig sind

26 26 Sternenbewegung: Strahlung der heißen Akkretionsscheibe: Maser:

27 27 Zusammenfassung Skepsis Beobachtung allgemein anerkannt Andere Theorien nicht auszuschließen, sind aber höchst unwahrscheinlich Verständnis wichtig für Galaxienentwicklung In Zukunft bessere Instrumente und Techniken Genauere Modelle von SL

28 28 Literaturverzeichnis Begelman, Rees: Schwarze Löcher im Kosmos New Journal of Physics, 7:199, 2005 The Astrophysical Journal, 494:L181–L184, 1998 The Astrophysical Journal, 631:280–300, 2005 arXiv:astro-ph/ , 14 May 2001 Nature, 419 : , 2002 Nature, 373 : , 1995 Annual Revue Astronomy and Astrophysics : Kormendy, Richstone Sky & Telescope, July 2006:41-46

29 29 Weitere Literatur zum Thema Annual Revue Astronomy and Astrophysics 2001, 39: Melia, Falke Nature, 425:


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