Galaxien, Quasare, Schwarze Löcher. Dr. Knud Jahnke Astrophysikalisches Institut Potsdam

Transkript

1 Galaxien, Quasare, Schwarze Löcher Dr. Knud Jahnke Astrophysikalisches Institut Potsdam

2 Die Augen der Astronomen

3 Die Augen der Astronomen

4 Die Augen der Astronomen

5 Die Augen der Astronomen

6 Die Augen der Astronomen

7 Unsere Milchstraße

8 Unsere Milchstraße

9 Nachbar im All: Der Andromedanebel

10 Nachbar im All: Der Andromedanebel

11 Nachbar im All: Der Andromedanebel

12 Spiralgalaxien

13 Spiralgalaxien

14 Spiralgalaxien

15 Spiralgalaxien

16 Rotation von Spiralgalaxien Stabilitätsbedingung: Schwerkraft wird kompensiert durch Fliehkraft!

17 Rotation von Spiralgalaxien Stabilitätsbedingung: Schwerkraft wird kompensiert durch Fliehkraft!

18 Rotation von Spiralgalaxien Stabilitätsbedingung: Schwerkraft wird kompensiert durch Fliehkraft! Rotationsgeschwindigkeit ist Maß für die im Radius r eingeschlossene Masse der Galaxie:

19 Rotation von Spiralgalaxien

20 Rotation von Spiralgalaxien

21 Rotation von Spiralgalaxien

22 Elliptische Galaxien

23 Scheiben und Ellipsoide

24 Ordnung im Galaxienzoo

25 Ordnung im Galaxienzoo Klassifikation: Elliptische Galaxien: E Spiralgalaxien: S Balkenspiralen: SB Sequenz nach Drehimpuls bzw. Verhältnis Bulge / Scheibe Keine Entwicklungssequenz!Click add text to

26 Galaxien in Kollision

27 Galaxien in Kollision

28 Galaxien in Kollision

29 Galaxiengruppen und Haufen

30 ' Aktive'Kerne: 1. Leuchtendes Gas

31 ' Aktive'Kerne: 2. Radiostrahlung von Galaxien

32 ' Aktive'Kerne: 2. Radiostrahlung von Galaxien

33 ' Aktive'Kerne: 2. Radiostrahlung von Galaxien

34 ' Aktive'Kerne: 3. Röntgenstrahlung von Galaxien

35 ' Aktive'Kerne: 4. Die Entdeckung der Quasare

36 ' Aktive'Kerne: 4. Die Entdeckung der Quasare

37 ' Aktive'Kerne: 4. Die Entdeckung der Quasare

38 ' Aktive'Kerne: 4. Die Entdeckung der Quasare Quasar = Quasi-Stellar Radiosource

39 ' Aktive'Kerne: 4. Die Entdeckung der Quasare

40 ' Aktive'Kerne: 4. Die Entdeckung der Quasare

41 Was sind Quasare? Quasare sind die leuchtkräftigsten Objekte im Universum: bis zu 1000mal heller als eine große Galaxie!

42 Was sind Quasare? Quasare sind die leuchtkräftigsten Objekte im Universum: bis zu 1000mal heller als eine große Galaxie! Sichtbar bis in extrem große Distanzen: Die weitesten bekannten Quasare sind Mrd Lichtjahre von uns entfernt.

43 Was sind Quasare? Quasare sind die leuchtkräftigsten Objekte im Universum: bis zu 1000mal heller als eine große Galaxie! Sichtbar bis in extrem große Distanzen: Die weitesten bekannten Quasare sind Mrd Lichtjahre von uns entfernt.

44 Was sind Quasare? Quasare befinden sich in den Zentren von Galaxien!

45 Was sind Quasare? Quasare sind eine extreme Ausprägung des Phänomens der 'Aktiven Galaxienkerne'

46 Woher kommt die Energie? Das Problem: Leuchtkraft = Milliardenfaches der Sonne Durchmesser = Lichtstunden Unmöglich: Kompakter Sternhaufen Theorie: Materie stürzt in riesiges schwarzes Loch im Zentrum der Muttergalaxie

47 Woher kommt die Energie?

48 Schwarze Löcher Was ist größtmögliche physikalisch sinnvolle Massenkonzentration? Antwort: Wenn Umlaufgeschwindigkeit = Lichtgeschwindigkeit.

49 Schwarze Löcher Was ist größtmögliche physikalisch sinnvolle Massenkonzentration? Antwort: Wenn Umlaufgeschwindigkeit = Lichtgeschwindigkeit.

50 Schwarze Löcher Was ist größtmögliche physikalisch sinnvolle Massenkonzentration? Antwort: Wenn Umlaufgeschwindigkeit = Lichtgeschwindigkeit.

51 Schwarze Löcher Was ist größtmögliche physikalisch sinnvolle Massenkonzentration? Antwort: Wenn Umlaufgeschwindigkeit = Lichtgeschwindigkeit. Von innerhalb des Schwarzschildradius kann auch Licht nicht mehr entkommen: Einbahnstraße für alle Materie!

52 Akkretion als Energiequelle Nutzbares Reservoir: Potentielle Energie der Materie in 'Muttergalaxie'.

53 Akkretion als Energiequelle Nutzbares Reservoir: Potentielle Energie der Materie in 'Muttergalaxie'.

54 Akkretion als Energiequelle Nutzbares Reservoir: Potentielle Energie der Materie in 'Muttergalaxie'. Effizienz der Energiegewinnung gemäß E = mc²: 0.1 % bei Kernspaltung; 0.7 % bei Kernfusion; bis zu 30 % bei Akkretion auf schwarzes Loch. Kann Energieproblem in Quasaren vollständig lösen! Benötigt: Akkretion von ca. 1 Sonnenmasse pro Jahr.

55 Struktur der aktiven Galaxienkerne Schwarzschildradius für schwarzes Loch mit 100 Millionen Sonnenmassen: 10 Lichtminuten Nicht direkt beobachtbar! Indirekte Methode über Zeitmessungen bei Helligkeitsvariationen.

56 Struktur der aktiven Galaxienkerne

57 Struktur der aktiven Galaxienkerne

58 Quasare: Exotische Galaxien? Auf 100 Galaxien kommt ca. ein aktiver Kern. Haben die anderen keine schwarzen Löcher in ihren Zentren? Beobachtungsprogramm: Suche nach 'dunklen' schwarzen Löchern in Galaxienzentren!

59 Ein schwarzes Loch im Zentrum unserer Milchstrasse!

60 Ein schwarzes Loch im Zentrum unserer Milchstrasse!

61 Ein schwarzes Loch im Zentrum unserer Milchstrasse!

62 Mehr schwarze Löcher!

63 Mehr schwarze Löcher!

64 Mehr schwarze Löcher!

65 Zusammenhänge Alle großen Galaxien haben massereiche schwarze Löcher in ihren Zentren. Nur wenige dieser Galaxien haben 'aktive Kerne'. Grund vermutlich: Mangel an 'Futter' für die Akkretionsscheibe. Irgendwann enthielt vielleicht jede Galaxie schon einmal einen Quasar und jede Galaxie kann ein Quasar werden.

66 Ein Quasar im Zentrum der Milchstrasse? In ca. 5 Mrd Jahren wird die Andromeda-Galaxie mit unserer Milchstrasse kollidieren...

67 Ein Quasar im Zentrum der Milchstrasse?

68 Ein Quasar im Zentrum der Milchstrasse?

69 Ein Quasar im Zentrum der Milchstrasse?

70 Ein Quasar im Zentrum der Milchstrasse?

71 Ein Quasar im Zentrum der Milchstrasse?

72 Distanzen und Rotverschiebung

73 Distanzen und Rotverschiebung

74 Die Expansion des Universums V = H D D = V / H