Das Galaktische Zentrum

Transkript

1 Das Galaktische Zentrum Max Camenzind Akademie Heidelberg Januar 2016 Avery Broderick

2 Korrektur zu NGC 1277 Die Masse war falsch!

3 Diese Masse ist falsch!

4 Korrektur zu NGC 1277: Die Masse beträgt nur 1 Mrd. M S Graham et al. 2016; arxiv:

5 Andrea Ghez UCLA / TED

6 Unsere Galaxis Die Milchstraße

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8 The Galactic Center Optical vs Radio observations

9 Das Galaktische Zentrum im IR

10 Das Galaktische Zentrum mit Hubble, Spitzer und Chandra

11 Die Circumnukleare Scheibe CND

12 Instrument NACO am VLT / ESO

13 3 pc

14 Die zentralen Bereiche unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße, beobachtet im nahen Infrarot mit dem NACO-Instrument am Very Large Telescope der ESO.

15 Das zentrale Parsec / Uni Köln

16 Galakt. Zentrum im IR Stern Haufen VLT/ NACO Genzel et al. Jede Galaxie beherbergt ein SM Schwarzes Loch 1 Mio. 10 Mrd. Sonnen + 1 Lichtjahr

17 The Nuclear Star Cluster / Köln M. Camenzind: Mod. Astronomie II, Tab. 18.9

18 ESO Video Galactic Center

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24 3-Color Laser Guide Star Images H(1.8 µm) = Blue, K'(2.2 µm) = Green, L'(3.8 µm) = Red

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28 Stellare Stern-Bahnen im Gal. Zentrum < 1 Zufalls-Verteilung E-Bahnen. Unsichtbares Zentrum der Gravitation Gillessen et al. 2008

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30 Elliptische Bahnen im Gal. Zentrum: 15 a

31 Galaktisches Zentrum ESO Very Large Telescope + NACO-Instrument

32 Schwarzes Loch im G-Zentrum Stern S2 Umlaufszeit = 15,4 Jahre NTT/VLT Keck M = 4,3 Mio. M S R 0 = 8,3 kpc Gillessen et al. 2009

33 Eingeschlossene Masse M(R)

34 M86 (E) 2 Mrd Sonnen SL M84 (E) 300 Mio Sonnen SL NGC 4387 (E) NGC 4388 (S, Sy2) 8,5 Mio Sonnen SL Schwarze Löcher im Virgo-Haufen (CFHT, 17 Mpc)

35 Event Horizon Teleskop EHT Ziel des EHT wird es sein, die Allgemeine Relativitätstheorie Einsteins zu testen, den Fütterungsprozess von Schwarzen Löchern zu verstehen sowie deren Erzeugung von relativistischen Ausströmungen und die Existenz des Ereignishorizonts, des Rands eines Schwarzen Lochs, erstmals experimentell zu bestätigen

36 EHT Netzwerk Pico Veleta, Spain Cedar Flat, Calif. Mount Graham, Arizona Mauna Kea, Hawaii Volcan Sierra Negra, Mexiko APEX in Llano Chajnantor, Chile South Pole Telescope SPT

37 Large mm-telescope Sierra 5000 müm M. Kohut for The New York Times

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39 Der Schatten des SL im GC

40 Rep: Newtons Gravitation & die Kepler-Gesetze

41 Keplersche Gesetze im Sonnen-System Johannes Kepler ( ) erbte die Beobachtungen von Tycho Brahe ( ) über die Planetenbahnen um die Sonne. Daraus folgerte er die Keplerschen Gesetze: 1. Jeder Planet läuft auf einer elliptischen Bahn mit der Sonne im Brennpunkt der Ellipse. 2. In gleichenzeitintervallen überstreicht der Radius gleiche Flächen V unterschiedlich! 2 3 P 1 ²/P 2 ² = a 1 ³/a 2 ³ 3. P a P: Umlaufzeit Kepler (Yerkes Obs.) Newton Isaac Newton (1686) leitete Kepler Gesetze her.

42 1. Gesetz: Bahnen Ellipsen Großer Durchmesser Entfernung zum Brennpunkt = R 2 Entfernung zum Brennpunkt = R 1 R 1 + R 2 = Großer Durchmesser 2a

43 Planetenbahnen sind Ellipsen Planetenbahn Aphel a(1-e) Halbachse Sonne a(1+e) Perihel

44 2. Gesetz: Flächensatz langsam schnell Die von der Sonne zum Planeten gezogene Verbindungslinie überstreicht in gleichen Zeiten gleiche Flächen.

45 1618: 1619: 3. Third Gesetz Law der of Planetenbewegung Planetary Motion

46 3. Gesetz der Umlaufzeiten Das Verhältnis aus den 3. Potenzen der großen Halbachsen und den Quadraten der Umlaufzeiten ist für alle Planeten konstant. T 1 T 2 a 1 a 2 (a 1 / a 2 ) 3 = (T 1 / T 2 ) 2 T 2 /a 3 = C = Konstante für jedes Sternsystem

47 Kepler 3 P 1 ² / P 2 ² = a 1 ³ / a 2 ³ (P/Jahren)² = (a/ae)³ 4 äußere Planeten 4 innere Planeten

48 Newton und Lagrange Isaac Newton ( ) Joseph Louis Lagrange ( )

49 Isaac Newton 1687

50 Isaac Newton Gravitation 1687 Alle Körper ziehen sich an

51 Bewegungsgleichungen mit Gravitation 2. Newtonsches Gesetz: m d 2 r r r i Gm m k i i dt 2 i k r 3 k i ik r r r ik i k Die Anfangsbedingungen r i(t 0) and r i(t 0) bestimmen die zeitliche Entwicklung des Systems [Computer] eindeutig.

52 2-Körper Reduktion Reduzierte Masse: m = m 1 m 2 /(m 1 + m 2 ) träge Masse

53 6 Bahnelemente a, e, i, W, w, T 0

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55 Anwendung Kepler Doppelsterne / Sirius A+B

56 Zur Vertiefung 1. Berechne die Halbachse a des Sterns S2 aus der Masse des SL M H = 4 Mio. MS und der Umlaufperiode P = 15,2 Jahre. Vergleiche a mit dem Schwarzschild- Radius. 2. Berechne die Umlaufperiode P eines Sterns in der innersten Kreisbahn ISCO um das Schwarze Loch im Galaktischen Zentrum Vergleiche mit der Periode eines extremen Kerr-Lochs. 3. Welche Skala entspricht 1 mas im GC?