Das Schwarze Loch im. Galaktischen Zentrum. Max Camenzind Akademie HD

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Hilke Schmitz
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1 Das Schwarze Loch im Galaktischen Zentrum Max Camenzind Akademie HD

2 ß Pictoris 100 AE Scheibe Anne-Marie Lagrange, NACO, VLT, ESO

3 Der Stern Beta Pictoris ist mit etwa 20 Mio. Jahren noch extrem jung und befindet sich erst am Beginn der Hauptreihenphase. Er befindet sich in einer Entfernung von etwa 63 Lichtjahren wurde mit dem Infrarotsatelliten IRAS um ß Pictoris eine Staubscheibe entdeckt. Bild: NACO/VLT

4 SPHERE Nasmyth VLT

5 SPHERE ESO

6 Beta Pictoris b mit SPHERE ~ Saturn

7 Inhalt Was ist ein Schwarzes Loch? Ergosphäre und letzte stabile Kreisbahn ISCO. Strahlung von ISCO. Sag A* und das Schwarze Loch im GC. Sterne des zentralen Sternhaufens. Was ist GRAVITY? Stern-Bahnen mit GRAVITY rel. Effekte Hot Spot Emission von ISCO mit GRAVITY.

8 Schwarze Löcher sind keine Sterne

9 Was ist ein Schwarzes Loch? ein echtes Loch im Raum aus dem nichts entweichen kann! in dem auch nichts drin ist außer Raum!

10 Das Schwarze Loch hat eine Masse M Gravitationsfeld wie bei Sternen Es gelten die Kepler-Gesetze

11 Schwarze Loch beruht auf Einstein Schwarzes Loch ist ein 4-dimensionales Objekt

12 Schwarzes Loch gekrümmte RaumZeit Innerhalb des Schwarzen Lochs ist der Lichtkegel nun nach innen gedreht zeigt auf die Singularität.

13 Größe des Lochs hängt von Masse und Rotation ab Horizont Galactic Center Black Hole Horizon Masse = 4,1 Mio. Sonnen R S = 12,2 Mio. km = 17 R Sonne

14 Struktur des Schwarzen Lochs Horizont Ergosphäre - Photonsphäre

15 Horizont und Ergosphäre 2 Parameter: M = GM/c² a = J H /GM²/c

16 Schwarze Löcher sind von Plasma umgeben wird aufgeheizt und strahlt

18 Letzte stabile Kreisbahn ISCO func(j) ISCO = innermost stable circular orbit Einheit: GM/c²

19 Doppler Beaming & Rotverschiebung

20 Hot Spots Mond-Sichel

21 Das Galaktische Zentrum

22 Das Galaktische Zentrum: Radiobereich Die zentralen 4 Quadratgrad Viele Supernovaüberreste also, keine Gruppe ruhiger und alter Sterne! Filamente weisen auf komplizierte Magnetfelder hin Helle (im Radio hell) Quelle, Sgr A

23 Das Galaktische Zentrum NIR - Radio

24 eingebettet in molekularen Torus und zentralen Sternhaufen (1 Mio. *) 1 = 0,04 pc

26 GC im Nahinfraroten Zentraler Sternhaufen

Innerer Teil des zentralen Sternhaufens Mit adaptiver Optik konnte die http://www.mpe.

php Eigenbewegung der Sterne nahe am Sgr A* studiert werden, zb 3D-Geschwindigkeiten

27 Innerer Teil des zentralen Sternhaufens Mit adaptiver Optik konnte die Eigenbewegung der Sterne nahe am Sgr A* studiert werden, zb 3D-Geschwindigkeiten von 32 Sterne < 5 von Sgr A* bekannt Eigenbewegungen von Sternen im zentralen Bereich; der schnellste Stern (S1) hat eine Eigenbewegung von ~ 1500 km/s!

28 GC im Röntgenbereich Zentrale Röntgenquelle

30 Sternbahnen nahe dem Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße Video

31 Sternbahnen im GC

32 Sterne laufen um unsichtbares Zentrum

33 Sterne laufen um Röntgenquelle

34 Die beiden kompaktesten Sternbahnen S2 Masse: 15 M S S38 Daten: Andrea Ghez

37 GRAVITY kombiniert alle 4 VLT Teleskope Auflösung: Q = 3 mas l[2 µ]/d[130m]

38 GRAVITY Instrument / ESO

39 GRAVITY Instrument / 2,2 x 4,7 mas

$to be superposed with a precision of a fraction of the wavelength less than 1$

40 GRAVITY Beam Combiner / ESO For interferometry to work, the light paths have to be superposed with a precision of a fraction of the wavelength less than 1 µm.

As part of the first observations with the new GRAVITY instrument the team looked closely at the bright, young stars known as the Trapezium Cluster, located in the heart of the Orion star-forming

41 As part of the first observations with the new GRAVITY instrument the team looked closely at the bright, young stars known as the Trapezium Cluster, located in the heart of the Orion star-forming region. Already, from these first data, GRAVITY made a discovery: one of the components of the cluster (Theta1 Orionis F, lower left) was found to be a double star for the first time. The brighter double star Theta1 Orionis C (lower right) is also well seen.

43 Teil II A&A 615, L15 (2018) / ESO 2018

Monitoring Sag A* mit GRAVITY 150 mas = 14.

44 Monitoring Sag A* mit GRAVITY 150 mas = R S S2 Spektrum K-Band A&A 615, L15 (2018) / ESO 2018

45 A&A 615, L15 (2018) / ESO 2018

46 GRAVITY Orbit Bestimmung

GC Black Hole 4 Mio. M S This artist's impression shows the path of the star S2 as it passes very close to the supermassive black hole at the centre of the Milky Way.

47 GC Black Hole 4 Mio. M S This artist's impression shows the path of the star S2 as it passes very close to the supermassive black hole at the centre of the Milky Way. As it gets close to the black hole the very strong gravitational field causes the colour of the star to shift slightly to the red, an effect of Einstein's general thery of relativity. In this graphic the colour effect and size of the objects have been exaggerated for clarity.

48 Post-Newtonsche Effekte im GC

49 Quadratischer pn-effekt

50 Post-Newtonscher Effekt

51 Allgemein Relativistische Periapsis Drehung in Zukunft Einstein 1915 R S = 1,2 x m = 17 Sonnenradien a = 125 mas = R S = 154 Mrd. km e = 0,88 Skala: 150 mas = R S DF = 11,3 arcmin pro Umlauf

52 Quiz: Was könnte man beobachten, wenn der Stern S2 ein Pulsar wäre? In ein paar Millionen Jahren wird der Stern S2 (15 Sonnenmassen) in einer Supernova Typ II explodieren und wahrscheinlich als Pulsar enden. In der Tat wurden bereits Tausende von stellaren SL im zentralen Sternhaufen beobachtet.

53 arxiv:

54 Emission von ISCO-Bahn? Diese Darstellung aus der Originalveröffentlichung zeigt einen Vergleich der Daten mit der Realisierung eines einfachen Gaswolken-Modells, das verschiedene Effekte der allgemeinen und speziellen Relativitätstheorie berücksichtigt. Die durchgezogene blaue Kurve zeigt einen heißen Fleck auf einer kreisförmigen Umlaufbahn mit dem 1,17- fachen der innersten stabilen kreisförmigen Umlaufbahn, d.h. knapp außerhalb des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs mit 4 Millionen Sonnenmassen. a = 0???? µas µas arxiv:

55 Flares in Akkretionsscheibe um SL / i = 30 Grafik: National Geographic

56 Umlaufszeit in der Scheibe arxiv:

57 Black Hole Raytracing Photonorbit Scheibe

58 Ionen-Torus / a =0,5 M / GYOTO

59 Hot Spot / Inklination = 45

60 Radiatively Inefficient Accretion Flow (RIAF) / a = 0 / i = 10 Broderick

61 Raytracer Lichtkurven von Hot Spots arxiv:

62 Raytracer Lichtkurven von Hot Spots Doppler Beaming arxiv:

63 Polarisation Sweep in Stokes Parametern arxiv:

64 Die Stokes Parameter Q, U, V

65 Emission eines Rings um Kerr Loch

66 Hot Spot Emission Geometrie verzerrt den Blick BH 4,1 Mio. Sonnenmassen

67 Torus um Schwarzes Loch in M 77 The motion of gas around the supermassive black hole in the center of M77. The blue color indicates the gas moving toward us. The red shows gas moving away from us. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Imanishi et al.

68 Molekularer Torus um SL in M 77 BH 3 pc ALMA 2018

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