Das Rätsel der rasenden Sterne. Uli Heber

Transkript

1 Das Rätsel der rasenden Sterne Uli Heber Erlangen,

2 t Übersicht Spiralgalaxien Die Milchstraße Wie messen wir die Bewegung von Sternen? Entdeckung der rasenden Sterne Das schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße Neue rasende Sterne Sternhaufen und Supernovae Auf nimmer Wiedersehen? 2

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6 Komponenten der Galaxis Dunkler Halo Sehr alte Sterne Junge & alte Sterne Alte Sterne Buser 6

7 Wie können wir die Bewegung der Sterne messen? Eigenbewegung + Entfernung = Transversalgeschwindigkeit Eigenbewegung: Einheit: mas/j 1mas=1/1000 Bogensekunde = 1/ Monddurchmesser 7

8 Dopplereffekt: die Radialgeschwindigkeit Licht = elektromagnetische Welle Lichtquelle nähert sich: blauer Lichtquelle entfernt sich: roter 8

9 Sterne auf der Flucht - Massereiche Sterne im Halo: selten, aber es gibt sie - Massereiche Sterne findet man normalerweise in der Scheibe der Galaxis, z.b. die Trapez Sterne im Orion-Nebel - Wie können massereiche Sterne in den Halo gelangen? - Run away -Szenario: geboren in der Scheibe und rausgeworfen 9

10 Hyper-velocity Sterne 300 Kann ein Stern die Galaxis verlassen? Entweichgeschwindigkeit: ca. 500km/s (vgl. Erde: 11 km/s) km/s 500 km/s 10

11 Die Harvard Hyper-velocity Sterne Astronomen der Harvard Universität untersuchten blaue Sterne im Halo: Raumgeschwindigkeit: 709km/s Entfernung LJ verläßt die Galaxis (Brown et al. 2005, ApJ 113, L33 ) 11

12 US708: ein hyper-velocity Stern Spectrum with Keck I (10m Teleskop) alter Stern Geschwindigkeit: mindestens 751km/s Entfernung: LJ Hirsch, Heber, O Toole & Bresolin (2005, A&A 441, L61) 12

13 Schwarze Löcher Stellare Schwarze Löcher: Sonnenmassen km Durchmesser - entstehen durch Kollaps sehr schwerer Sterne Supermassereiche Schwarze Löcher - Quasare (Kerne sehr weit entfernter Galaxien) - einige Millionen bis Millarden Sonenmassen - Größe: bis zu Sonnensystem 13

14 Supermassereiche Schwarze Löcher als Sternschleudern Hills (1988): Doppelstern wird durch Gezeitenkräfte zerrissen. Hauptstern fällt ins Schwarze Loch Begleiter fliegt mit ca.1000 km/s davon 14

15 Das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße Stern S2: Umlaufzeit: 15 Jahre kleinster Abstand: 3 x Planetensystem Max. Geschwindigkeit: 5000km/s Masse des Schwarzen Lochs: 2.6 Mio. Sonnenmassen (Schödel et al. 2003) 15

16 : HE VLT-UVES: Geschwindigkeit: mindestens v gal = 563 km/s (Keine Eigenbewegung bekannt) VLT UVES Edelmann, Napiwotzki, Heber, Christlieb & Reimers (2005, ApJ 633, L181) 16

17 Masse, Entfernung und Alter Sternentwicklungstheorie Temperatur und Schwerebeschleunigung 25MJ Masse = 8 M(Sonne) Entfernung: LJ Alter = 25 Mio. Jahre 17

18 Raumbewegung Flugzeit vom galaktischen Zentrum: 100 Mio. Jahre = 4 x T evol!! Galactic plane Alternative: -stammt nicht aus der Galaxis sondern? 19

19 Die Große Magellansche Wolke? GMW: LJ Stern ist der GMW näher als der Galaxis Kann von der GMW aus seine jetzige Position in 25 Mio. Jahren erreichen Anfangsgeschwindigkeit =600km/s. Eigenbewegung 2mas/Jahr (relativ zu GMW) 20

20 Der nächste Raser: HD Radialgeschwindigkeit: 442 km/s Hipparcos Satellit der ESA Misst Eigenbewegung: 6 mas/jahr Gesamte Raumgeschwindigkeit: 630 km/s 21

21 HD Junger Stern: 11 Sonnenmassen Ursprung im galaktischen Zentrum? Nein Wo dann? Äusserer Rand der Scheibe 22

22 23

23 Kollisionen von Doppelsternen Andreas Irrgang, Bamberg,

24 Supernova in Doppelsternsystem Andreas Irrgang, Bamberg,

25 Supernova im Doppelsternsystem Ausbildung einer gemeinsamen Hülle um beide Sterne Reibung mit der Hülle schneller Umlauf, Abstossen der Hülle Andreas Irrgang, Bamberg,

26 HD Ursprünglich Doppelstern -55 M sun Wolf-Rayet Stern explodiert als Supernova Ic oderr Hypernova - Begleiter entweicht - mit ca. 400km/s - Milchstraße rotiert Stern erreicht 600km/s 29

27 Spektralanalyse niedrige Eisenhäufigkeit: ca. halbe solare Häufigkeit Anreicherung von α-elemente Verschmutzung durch Material, das von einer Supernova ausgeworfen wurde 30

28 HD HD verschmutzt durch Supernovamaterial - Hypernova in Doppelstern nach Abstossung einer gemeinsamen Hüllen - Masse des explodierten Sterns sehr groß: mindestens 55 Sonnenmasse sehr selten HIP 60350: Zwilling zu HD (Andreas Irrgang Diplomarbeit, Bamberg) 31

29 Auf nimmer Wiedersehen? J1519: Ein Stern rast auf uns zu: Vrad = - 370km/s Messung der Eigenbewegung anhand von Himmelsphotographien über mehr als 50 Jahre 32

30 J1539: Raumgeschwindigkeit 3D Raumgeschwindigkeit: 670 km/s Entweichgeschwindigkeit: 550 km/s 33

31 Dunkle Materie

32 Masse des dunklen Halos Die Masse des dunklen Halos: Xue et al. (2009): 1.0*10 12 Sonnenmassen J1539 : >ca. 1.7*10 12 Sonnenmassen Ungefähr 70% mehr dunkle Materie vorhanden als bisher angenommen. 35

33 J1539: Raumbewegung Przybilla, Heber, Tillich & Scholz (2010) 36

34 Zusammenfassung Rasende Sterne: Hyper-velocity Sterne fliehen aus der Galaxis Schleuder: das Schwarze Loch im Zentrum der Galaxis HE aus der GMW (kein Schwarzes Loch) HD vom Rand der galaktischen Scheibe Alternative Schleudermechanismen: - Sternhaufenbildung - Kollisionen von Doppelsternen - Supernova in Doppelsternen 37

35 Zusammenfassung 2 HD , HIP 60350: Hypernova: Explosion eines sehr schweren Sterns, mindestens 55 Sonnenmasse J1539 rast auf uns zu: Mehr dunkle Materie im Halo als gedacht 38