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

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

Galaxientypen Quelle: ESO

Galaxientypen Elliptische Irreguläre Spiralen Verschmelzende

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

Was sind „Schwarze Löcher“? Raketenstart auf der Erde Fluchtgeschwindigkeit 11,2 km/s = 40.680 km/h Quelle: R. van der Marel

Was sind „Schwarze Löcher“? zum Vergleich: Lichtgeschwindigkeit c ~ 300.000 km/s c ~ 1.080.000.000 km/h Fluchtgeschwindigkeit 11,2 km/s = 40.680 km/h Quelle: R. van der Marel

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

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)

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)

Was sind Schwarze Löcher? In der Astronomie unterscheidet man: Stellare Schwarze Löcher ~ 3 - 100 Sonnenmassen Supermassereiche Schwarze Löcher ~ 1 Million – 10 Milliarden Sonnemassen 1 Sonnenmasse (M⊙) ~ 2•1030 kg 1 Sonnenmasse = 1,989·1030 kg entsprechend 332.946 Erdmassen ~ 2.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 kg

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Wie man Schwarze Löcher “wiegt” Geschwindigkeitsmessung + Physik Kepler Gesetze: 1. 2. T2/a3 = 4π2/GM 3. 1571 - 1630

Wie man Schwarze Löcher “wiegt” Quelle: MPE

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

Beziehung zur Galaxie Masse des Schwarzen Lochs im Zentrum ~ ~ Masse der Galaxie [Mrd M⊙] Masse des Schwarzen Lochs [Mio M⊙] 0.1 1 10 100 1000 10.000 0.1 1 10 100 1000 10.000 Masse des Schwarzen Lochs im Zentrum ~ 1/1000. der Masse der Galaxie Häring & Rix, 2004

Wie wachsen Schwarze Löcher?

Wie wachsen Schwarze Löcher?

Galaxienentwicklung simuliert Quelle: Matthias Steinmetz

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

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