Aktive Galaktische Kerne - Quasare - supermassive Schwarze Löcher

Bisher jüngstest Schwarzes Loch entdeckt: "Mit Hilfe des japanischen Subaru-Teleskops auf dem Mauna Kea in Hawaii ist es Astronomen gelungen das am weitesten entfernte bisher bekannte Schwarze Loch zu entdecken. Es handelt sich um ein supermassives Schwarzes Loch mit mindestens einer Milliarde Sonnenmassen und liegt im Zentrum einer Galaxie von der Größe unserer Milchstrasse."

Weiter hier: http://www.raumfahrer.net/news/astronomie/03092009122411.shtml

Moin,


starker Ausbruch eines supermassiven Schwarzen Lochs im Zentrum von Hydra A
Bild:    X-ray: NASA/CXC/U.Waterloo/C.Kirkpatrick et al.; Radio: NSF/NRAO/VLA; Optical: Canada-France-Hawaii-Telescope/DSS

X-ray
Optical
Radio     

Das obige Composite zeigt eine Ia Supernova-Explosion eines schwarzen Lochs inmitten des Galaxienhaufen *Hydra A*, zumindest nehmen das die Wissenschaftler an. Dieser Galaxienhaufen ist 840 x 10⁶ Lj von uns entfernt. Aus den Bilddaten ist zu entnehmen, dass die beiden 10⁶° heissen Jets mit Eisen und anderen Metallen stark angereichert sind. Die SN des SL schob das Material fast 400.000 Lj vom Zentrum weg, auch über die Region hinaus, die wir hier in diesem Bild sehen.

Mehr dazu: >>>

Jerry

Das obige Composite zeigt eine Ia Supernova-Explosion eines schwarzen Lochs inmitten des Galaxienhaufen *Hydra A*, zumindest nehmen das die Wissenschaftler an.

Hallo Jerry,

es handelt sich nicht um eine Typ Ia SN. Man geht davon aus, dass eine Reihe von Ia Supernovae in der zentralen Galaxie von Hydra A die schweren Elemente produziert haben, welche anschließend durch den gewaltigen Ausbruchs des zentralen SL in den intergalaktischen Raum geschleudert wurden. Auf dem Bild sieht mal also die beiden Jets in Interaktion mit dem umgebenden intergalaktischen Gas. Große Teile dieses Gases werden weggedrückt, wodurch riesige Hohlräume entstehen können.

Hallo,

zentralen Galaxie von Hydra A

Frage: welches ist denn die zentrale Galaxie von diesem Super-Galaxien-Haufen Hydra A?

gewaltigen Ausbruchs des zentralen SL

durch was ist das Sl denn ausgebrochen und wie muss ich mir das vorstellen?
A.D.

1. welches ist denn die zentrale Galaxie von diesem Super-Galaxien-Haufen Hydra A?

2. durch was ist das Sl denn ausgebrochen und wie muss ich mir das vorstellen?

1. Die zentrale Galaxie ist Hydra A (3C 218), eine cD-Galaxie. Der Cluster heißt Abell 780, wird aber auch Hydra A genannt.

2. Grob gesagt: So ein Ausbruch geschieht, wenn sich extrem viel Masse in der Akkretionsscheibe des SL befindet, welche durch die Gravitation des SL beschleunigt wird und auf ein paar Millionen Grad erhitzt wird. Röntgenstrahlung wird emittiert (Chandra, weiß in Jerrys Bild). Durch die Anwesenheit von Magnetfeldern können magnetische Tunnel an den Polen des SL entstehen. Durch diese Jets kann die Materie entweichen, wobei sie ihre relativistische Geschwindigkeit beibehält. Radiostrahlung wird emittiert (Very Large Array, rot).

Moin,

*Chandra* hat wieder eine neue Bildserie geliefert.



Bild: Chandra / NASA/CXC/MPE/S.Komossa et al.
Das Chandra Bild von *NGC 6240*, eine Milchstraße in der Form von des Schmetterlings, die das Produkt der Kollision von zwei kleineren Milchstraßen ist, zeigt 2 riesige schwarze Löcher.

Die beiden Schwarzen Löcher in *NGC 6240*, irreguläre Galaxie, Schlangenträger, +12,8 mag, 400 x 10⁶ Lj, strahlen eine große Menge an Röntgenstrahlung ab und kreisen im Abstand von 3.000 Lj umeinander, bis sie in einigen hundert Mio Jahren verschmelzen werden.

Mehr Informationen über *NGC 6240* gibt es hier in diesem Thread unter Beitrag 20 und 32.

Jerry

Hallo Jerry

Warum strahlen die Galaxien dabei große Mengen Röntgenstrahlung ab?

Die Bilder zeigen ja dass die Röntgenstrahlung divus verteilt ist und nicht nur punktförmig von den galaktischen Kernen ausgeht.
Wie entsteht diese?

schöne Bilder, gefällt mir:D

Moin,

ich gehe davon aus, dass diese schwarzen Löcher äußere Konvektionszonen (Akkretionsscheibe) besitzen und in ihnen werden durch den Dynamoprozess typische Magnetfelder erzeugt. In diesem Magnetfeld sind große Mengen an Energie gespeichert, die in den äußeren Atmosphärenschichten freigesetzt werden können, zu deren Aufheizung (Hochenergieereignisse) beitragen und schließlich zu Röntgenemission führen.

Röntgenstrahlung bezeichnet elektromagnetische Wellen einer Photonenenergie zwischen ungefähr 100 eV und 250 keV und von Wellenlängen zwischen 10^-8 und 10^-12 m. Röntgenstrahlen liegen im elektromagnetischen Spektrum zwischen dem ultravioletten Licht und der Gammastrahlung.

Jerry

Die Bilder zeigen ja dass die Röntgenstrahlung diffus verteilt ist und nicht nur punktförmig von den galaktischen Kernen ausgeht.
Wie entsteht diese?

Die Emission vom galaktischen Kern ist tatsaechlich punktfoermig und entsteht in der Naehe des Schwarzen Lochs in der Akkretionsscheibe. Die koennen wir mit Teleskopen bisher aber noch nicht aufloesen, daher punktfoermig. Die diffuse Roentgenstrahlung stammt wahrscheinlich von Roentgendoppelsternen in der umgebenden Galaxie, zum Teil auch von interstellarem Gas.

Gruss,
Volker

Quasare sind nicht nur interessante astrophysikalische Untersuchungsobjekte, dank ihrer großen Entfernung sind sie auch für andere Zwecke relevant. So eignen sie sich hervorragend als Referenzpunkte für die Erstellung eines astronomischen Referenzsystems zur Positionsbestimmung.

In einer beispiellosen Kampagne werden ab heute 243 Quasare unter Beteiligung von 35 der größten Radioobservatorien innerhalb von 24 h höchtgenau vermessen. Insgesamt soll ein neues Referenzsystem aus 295 Quasaren erstellt werden, wie von der International Astronomical Union (IAU) beschlossen.

Das neue, präzisere Referenzsystem wird eine genauere Bestimmung von Position und Bewegung von interstellaren und intergalaktischen Objekten erlauben und sogar eine bessere Vermessung von ganz irdischen Prozessen wie der Plattentektonik ermöglichen.

Selbst für das inzwischen im Alltag mehr oder weniger großer Teile der Weltbevölkerung angekommene GPS hängt von den Quasaren als Fixpunkten ab. Bloße Sterne würden auf Grund ihrer Eigenbewegung als Orientierungspunkte nicht präzise genug sein.

Das neue ICRF 2 (ICRF=International Celestial Reference Frame), basierend auf den Koordinaten von rund 3000 Quasaren ist seit August diesen Jahres das maßgebliche Referenzsystem für's GPS und für astronomische Messungen schlechthin.

Einen ausführlichen Artikel zur oben angesprochenen Vermessung der Quasarpositionen zur Erstellung eines astronomischen Referenzsystems gibt es nun auf unserer Portalseite: http://www.raumfahrer.net/news/astronomie/18112009152413.shtml

...
Die Masseobergrenze für Schwarze Löcher liegt nach bisherigem theoretischen Wissensstand bei ca. 10 Milliarden Sonnenmassen.

Eine Frage, die leicht offtopic ist:
Woher soll so eine Masseobergrenze den rühren?
Warum sollte weiterer Massezuwachs theoretisch unmöglich sein?

Hallo Pham,

man beginnt ja gerade erst zu verstehen, wie sich überschwere Schwarze Löcher überhaupt formen können. Eine umstrittene Frage ist es dabei, wie diese supermassiven SL in relativ kurzer Zeit überhaupt so viel Masse aufnehmen konnten (wir haben darüber irgendwo schonmal diskutiert). Anknüpfend an diese Diskussion wurde nun ein neues Modell vorgeschlagen, wie sich aus der Population der ersten Sterne im Universum, der so genannten Population III, erste Schwarze Löcher bildeten. Bei dem bisherigen Modell bestand das Problem, dass die Strahlung, die von Akkretionsscheibe ausgeht, den Einfall weiterer Materie so sehr behindert, dass die SL viel zu langsam gewachsen wären. Der neue Vorschlag umgeht dieses Problem, siehe dazu z.B. hier: http://www.astronomynow.com/news/n0911/26bh/

Also, lange Rede kurzer Sinn: Eine "theoretische" Obergrenze für die Masse von supermassiven SL könnte darin bestehen, dass im Universum bisher einfach nicht genug Zeit war, um noch schwerere SL zuzulassen. Dass sie theoretisch existieren könnten, vielleicht nach der Kollision zweier mehrere Mrd. Sonnenmassen schweren SL, kann ich mir schon vorstellen. Aber da man diese ultraschweren SL eigentlich nur im Zentrum von Galaxienhaufen findet, ist es doch eher unwahrscheinlich, dass sie kollidieren.

Gleichzeitig klingt es für mich plausibel, dass ab einer gewissen Massegrenze die Strahlung einfallender Materie wiederum so stark wird, dass weitere Materie schlichtweg nicht oder kaum noch zum SL gelangt. Es wäre vorstellbar, dass sich ein Gleichgewichtszustand zwischen Masseverlust und Massenzuwachs der SL bei mehr als 10 Mrd. Sonnenmassen einstellt. In diese Richtung argumentieren z.B. auch die hier: http://arxiv.org/abs/0808.2813

Gruß, Timo

Hallo,

ich glaube, hier ist eine beobachtete Obergrenze gemeint, keine theoretische. Das mit den Massen der supermassiven schwarzen Loecher ist ja so eine Sache. Nur bei wenigen kann man die mehr oder weniger direkt messen (z.B. mit reverberation mapping von Emissionslinien im optischen), oft ist die Messung sehr indirekt, z.B. indem man misst, wieviel im Infraroten emittiert wird und daraus auf die Masse der Galaxie schliesst, die wiederum ueblicherweise mit der Masse des schwarzen Lochs korreliert ist (aber natuerlich gibt es da auch immer wieder ausnahmen). In einer Studie von 200 aktiven Galaxienkernen (also vermutlich supermassiven schwarzen Loechern) die im harten Roentgenbereich detektiert wurden, konnten wir z.B. die Masse nur fuer etwa 80 Objekte bestimmen. Die groesste Masse, die wir fanden, war 6 Milliarden Sonnenmassen, das heisst aber natuerlich nicht, dass es nicht auch groessere Schwarze Loecher geben kann. Siehe http://arxiv.org/abs/0907.0654.

Und das mit dem Wachstumsproblem der schwarzen Loecher ist ja vor allem ein Anfangsproblem -- man sieht ja schon bei z=6 (also vor etwa 13 Milliarden Jahren), Quasare mit wahrscheinlich mehr als einer Milliarde Sonnenmassen. Da war also weniger als eine Milliarde Jahre Zeit, diese Schwarzen Loecher zu bauen (aber auch das kann man machen, siehe http://arxiv.org/abs/0810.3774).

Gruss,
Volker

Moin,


Bild: Gemini

*NGC 1097* ist eine Galaxie mit aktivem Kern (Active Galactic Nuclei - AGN), 9,5 mag, Sternbild Chemischer Ofen (Fornax), 16 Mio Lj.

Bei *NGC 1097* handelt es sich um eine ausgeprägte Balkenspirale, welche in ihrem Zentrum einen bläulichen Ring, ø 5.500 Lj, aus hellen, neu gebildeten Sternen zeigt.
Das Bild zeigt, dass es hier bis zu 300 Sternbildungsregionen mit jungen Sternen gibt. Innerhalb des Rings zeigt sich ein zum Zentrum hin kontinuierlich heller werden des Gebiet, welches den eigentlichen Kern von *NGC 1097* enthält. Im Zentrum gibt es ein *Schwarzes Loch* mit ~ 100 Mio M_So.
Unter Verwendung einer speziellen Maskierungstechnik, welche das Sternenlicht in dieser Region unterdrückt, lassen sich dunkle vom Zentrum ausgehende Spiralarme von bis zu 1.300 Lj Länge erkennen. Hierbei handelt es sich nach Ansicht des Forscherteams um Gas- und Staubmassen, die sich auf dem Weg ins zentrale SL befinden.


Bild: fractaluniverse.org

Jerry

Moin,


Bild: NASA / ESA, ESO, Frédéric Courbin (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Schweiz)
HE0450-2958
Ältere Hubble-Aufnahme des Quasars *HE0450-2958*. Das Bild wurde bearbeitet, um den Quasar (heller Punkt in der Bildmitte) besser erkennen zu können. Gut sichtbar ist auch die Galaxie in der Nähe (oben) und die helle Gaswolke (direkt unter dem Quasar). Der helle Punkt unterhalb der Bildmitte ist ein Stern aus unserer Milchstrasse.


Bild: The Quasar Without a Home

Bereits 2005 hatten Wissenschaftler diese Aufnahme so interpretiert, dass *HE0450-2958* nicht Mittelpunkt einer Galaxie ist, sondern, dass dieser Quasar heimatlos ist. Um diesen ~ 5 Mrd Lj entfernten Quasar war keinerlei Galaxie auszumachen. Sie spekulierten über 3 Möglichkeiten. Die oberhalb von *HE0450-2958* sichtbare, stark zerrupfte Galaxie könnte die ehemalige Heimatgalaxie gewesen sein.  Scheinbar war diese Galaxie mit einer anderen kollidiert und der Quasar war bloss gestellt. Den Beweis einer Kollision liefert die sehr hohe Sternentstehungsrate, ~ 350 Sonnen pro Jahr, in ihr. Oder war das SL ein Einzelgänger, das durch die Scheibe der Galaxie gewandert ist und dabei Gas mitgerissen hat und dadurch die so dramatischen Störungen der Galaxie verursacht hat. Oder aber, und das war sicherlich die faszinierendste Theorie, besteht die Wirtsgalaxie des Quasars am Ende gar überwiegend aus Dunkler Materie?

Weitere Beobachtungen hatten dann gezeigt, dass die Nachbargalaxie unter Beschuss steht: *HE0450-2958* speit ihr einen Jet aus hochenergetischen Teilchen entgegen, der von einem Strom schnell fließender Gasmaterie begleitet wird. Dass der Quasar seiner Nachbargalaxie Materie und Energie zuführt, zeigt, dass der Quasar selbst für die hohe Sternentstehungsrate mitverantwortlich sein könnte – und deutet allgemeiner auf ein Szenario hin, in dem sich Galaxien aus Gaswolken bilden, die von den hochenergetischen Jets von Quasaren getroffen worden sind.

Die beiden Objekte werden in Zukunft verschmelzen: Der Quasar bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von einigen zehntausend km/h relativ zu seiner Nachbargalaxie, und die beiden sind nur 22.000 Lj voneinander entfernt. Das bedeutet, dass der Quasar letztlich ein typisches Umfeld bekommt, wenn er mit seiner sternreichen Nachbargalaxie verschmilzt.

Die hier vorgeschlagene Rolle der Jets von schwarzen Löchern könnte mit die Triebkraft der Galaxienentwicklung sein, wird möglicherweise eine grundlegende Frage der Zusammenhänge zwischen Galaxien und ihren zentralen SLn erklären: warum die Massen solcher SL umso größer sind, je mehr Sterne ihre Heimatgalaxie enthält.

Mehr Information >>>

Dazu noch diese Information >>> The Quasar without a Home: HE0450-2958

Jerry

Hallo,

Um diesen ~ 5 Mrd Lj entfernten Quasar war keinerlei Galaxie auszumachen.

Da ist doch aber eine Galaxis zu sehen, ist das nicht ein Wiederspruch. A.D.

Moin,

ich hatte geschrieben *um* und damit sagen wollen, dass sich um den Quasar keine Galaxie befindet wie sonst üblich.
Die abgebildete Galaxie befindet sich in der Nähe vom Quasar, somit besteht da kein Widerspruch.
(Als *Galaxis* wird in der Astronomie ausschließlich unsere Milchstrasse bezeichnet, dagegen als eine *Galaxie* wird in der Astronomie allgemein eine gravitativ gebundene große Ansammlung von Materie bezeichnet.)

Jerry

am 11.12.2009

Moin,

meine Aussage >>> Das bedeutet, dass der Quasar letztlich ein typisches Umfeld bekommt, wenn er mit seiner sternreichen Nachbargalaxie verschmilzt sollte ich noch ergänzen.

Natürlich kann es auch passieren, dass *HE0450-2958* die Nachbargalaxie nur durchquert und nicht in ihr verbleibt.

Jerry

...

(Als *Galaxis* wird in der Astronomie ausschließlich unsere Milchstrasse bezeichnet, dagegen als eine *Galaxie* wird in der Astronomie allgemein eine gravitativ gebundene große Ansammlung von Materie bezeichnet.)

Jerry

...
 

Bei dieser Definition von "Galaxie" grübel ich gerade in wie weit dann auch meine Schwiegermutter darunter fällt. 

Moin,

Bei dieser Definition von "Galaxie" grübel ich gerade in wie weit dann auch meine Schwiegermutter darunter fällt.

So was schreibt man doch nicht, zumindest nicht vor Weihnachten.



Jerry

Moin,

zu *HE 0450-2958* hatten wir bereits hier geschrieben >>> heimatloses schwarzes Loch

Jerry

Moin,

Wissenschaftler gehen davon aus, dass jede normale Galaxie ein *Schwarzes Loch* enthält. Sie wissen auch, dass im frühen Universum die Galaxien kleiner waren und dass es sehr oft zu Kollisionen gekommen ist. Man nimmt jetzt an, dass bei der Entstehung grösserer Galaxien 2 *Schwarze Löcher* vorhanden sein müssten.

Um das zu prüfen untersuchte Hubble Galaxien in einer Entfernung von 5 - 7 Mrd. Lj von uns entfernt. Und sie wurden fündig.


Bild: astro.berkeley.edu/~julie/?p=press
An image of the galaxy COSMOS J100043.15+020637.2 taken with the Advanced Camera for Surveys on the Hubble Space Telescope.

Die Aufnahme zeigt die Galaxie *COSMOS J100043.15+020637.2* auf der die Astronomen eindeutig sehen konnten, dass die beiden hellen Punkte tatsächlich *Schwarze Löcher* sind. Diese beiden SL kreisen im Zentrum der sich gerade bildenden neuen grossen Galaxie mit einer Geschwindigkeit von mehreren 100 km/s umeinander und sind zwischen 3.000 und 8.000 Lj voneinander entfernt.

Jerry

Daß alle Galaxien schwarze Löcher im Zentrum enthalten ist mir auch bekannt. Was läßt aber darauf schließen , daß die beiden hellen Punkte schwarze Löcher sind ? Gibt es Untersuchungen im Röntgenbereich, die das belegen können ?

Was läßt aber darauf schließen , daß die beiden hellen Punkte schwarze Löcher sind ? Gibt es Untersuchungen im Röntgenbereich, die das belegen können ?

Das kann man auch im optischen nachweisen. Beide Kerne zeigen starke Emissionslinien im Spektrum, charakteristisch fuer aktive Galaxienkerne (also fuer Schwarze Loecher). Die Linien beider Kerne sind zueinander im Spektrum verschoben, haben also relativ zueinander eine hohe Geschwindigkeit. Dennoch werden die beiden Kerne wohl in ~100 Millionen Jahren miteinander verschmolzen sein.

Gruss,
Volker