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

Schwerkraftmonster in galaktischen Zentren: Wie „ wiegt” man Schwarze Löcher?. Nadine Neumayer. Inhalt. kurze Einführung Galaxien Schwarze Löcher Von der Vermutung zum Nachweis Wie „ wiegt” man Schwarze Löcher Beziehung Galaxie – Schwarzes Loch Zusammenfassung. Galaxientypen.

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

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Presentation Transcript

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

  2. Inhalt • kurze Einführung • Galaxien • Schwarze Löcher • Von der Vermutung zum Nachweis • Wie „wiegt” man Schwarze Löcher • Beziehung Galaxie – Schwarzes Loch • Zusammenfassung

  3. Galaxientypen Quelle: ESO

  4. Elliptische Spiralen Verschmelzende Irreguläre Galaxientypen

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

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

  7. 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

  8. 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

  9. 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)

  10. 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)

  11. 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 ~ 2.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 kg

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

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

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

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

  16. 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

  17. Spektrum der Gasscheibe in M87 auf uns zu von uns weg Von der Vermutung zum Nachweis Indizien für Schwarze Löcher: • Aktive Galaktische Kerne / Quasare • Gasbewegung • Sternbewegung Quelle: STScI

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

  19. Spektrum der Gasscheibe in M87 auf uns zu von uns weg Von der Vermutung zum Nachweis Indizien für Schwarze Löcher: • Aktive Galaktische Kerne / Quasare • Gasbewegung • Sternbewegung Quelle: STScI

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

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

  22. 1. 2. 3. T2/a3 = 4π2/GM Wie man Schwarze Löcher “wiegt” Geschwindigkeitsmessung + Physik Kepler Gesetze: 1571 - 1630

  23. Wie man Schwarze Löcher “wiegt” Quelle: MPE

  24. 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

  25. 0.1 1 10 100 1000 10.000 Masse des Schwarzen Lochs [Mio M⊙] 0.1 1 10 100 1000 10.000 ~ Masse der Galaxie [Mrd M⊙] Beziehung zur Galaxie Masse des Schwarzen Lochs im Zentrum ~ 1/1000. der Masse der Galaxie Häring & Rix, 2004

  26. Wie wachsen Schwarze Löcher?

  27. Wie wachsen Schwarze Löcher?

  28. Galaxienentwicklung simuliert Quelle: Matthias Steinmetz

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

  30. 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

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