Sterne, Galaxien und das Universum

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Sterne, Galaxien und das Universum
Teil 8: Aktive Galaxien, Quasare
Peter Hauschildt
[email protected]
Hamburger Sternwarte
Gojenbergsweg 112
21029 Hamburg
20. März 2017
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Aktive Galaxien
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Übersicht
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Quasare
Seyfert Galaxien
Superluminale Geschwindigkeit
central engine
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Quasare
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I
stärkste Radioquellen
(1936):
Sgr A, Cas A, Cyg A
Baade (1951): seltsame
Galaxie
Emissionsspektrum!
Linien um 5.7%
Rotverschoben
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Rotverschiebung
I
Definition:
z=
I
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I
λ − λ0
λ0
λ: beobachtete Wellenlänge
λ0 : Labor Wellenlänge
Relation zur Geschwindigkeit:
v
(z + 1)2 − 1
=
c
(z + 1)2 + 1
I
für v c →
v
=z
c
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Rotverschiebung
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Cyg A: z = 0.057
schätze Entfernung über Hubble Gesetz
→ 220 Mpc!!
→ Cyg A hat 10M fache Radioleistung der Milchstraße!
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Quasare
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1960er: ähnliche Objekte
werden gefunden
3C 48: sieht optisch aus
wie ein Stern
zeigt auch Emissionslinien
Linien unidentifiziert!
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Quasare
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3C 273: z = 0.158
→ v ≈ 45000 km/s
Hubble Gesetz →
600 Mpc Entfernung
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3C 273
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Quasare
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→ quasi-stellar radio source
auch viele hoch rotverschobene Stern-ähnliche Objekte
ohne Radiostrahlung gefunden!
→ quasi-stellar object (QSO)
90% aller Quasare → QSOs
nur 10% sind ’radio-loud’
heute: > 10000 bekannte Quasare
z zwischen 0.06 (250 Mpc) und >5 (4 Gpc!)
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Quasare
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es gibt keine Quasare in
geringer Entfernung!
quasare häufig in der
Vergangenheit aber jetzt
’ausgestorben’
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Quasare
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Quasare sind extrem hell
3C 273: 2.5 × 1013 L
Milchstraße: 2.5 × 1010 L
Spektren sehr
unterschiedlich
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Quasare
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kein thermisches
Spektrum!
sondern Synchrotron
Strahlung
ist auch polarisiert
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Quasare
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extra-galaktische Natur bestätigt durch Assoziation mit
Galaxienhaufen
Quasare und Galaxien mit gleichem z!
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Quasare
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Quasare sind in Elterngalaxien (host galaxies) zu finden
radio-laut → Spiralen
radio-leise → Ellipticals
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Seyfert Galaxien
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Riesige Lücke von
Galaxien zu Quasaren
→ geschlossen durch
Seyfert Galaxien
Beispiel: NGC 1566
L genau in der Lücke!
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Seyfert Galaxien
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zeigen sehr aktive Kerne
oft: Kollisionen
Beispiel: NGC 1275
junge Kugelsternhaufen
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Seyfert Galaxien
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Röntgen Bilder
→ sehr heißes Gas nahe
dem Kern
10% aller hellen Spiralen
sind Seyfert Galaxien
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Radio Galaxien
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wie optisch schwache aber radio-laute Quasare
b: IR Bild des Kerngebiets
→ 1500 pc langer Jet!
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Radio Galaxien
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sehr oft: Doppel Radio
Quellen
Beispiel: Cyg A
Radio ’Ohren’ ca. 50 kpc
von Galaxie
Radio → Synchrotron
Strahlung
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Radio Galaxien
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2500 km/s schnelle
Galaxie
zieht Jets wie Rauch
hinter sich her
Beispiel: NGC 1265
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Cen A (NGC 5128)
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sehr breites Staub-Band
2 große Jets!
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Aktive Galaxien
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wenn Jets nahezu in
Sehrichtung
→ Blazar
Beispiel: BL Lac
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Superluminale Bewegung
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3C 273
→ blobs entfernen sich von Elterngalaxie
mit 10 facher Lichtgeschwindigkeit!!
→ scheinbare Bewegung
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Superluminale Bewegung
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Variabilität
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Quasare sind sehr variabel
Zeitskalen von Wochen bis Monaten
→ aktive Regionen können nicht sehr schnell sein
schnellste Varibilität: Tage!
→ Engergiequelle passt in das Sonnensystem!
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Variabilität
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Energiequelle
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beste Möglichkeit: Schwarzes Loch
einfallende Materie strahlt Energie ab
dafür kann man eine Obergrenze abschätzen:
L = 30000
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M
L
M
L = 3 × 1013 L → M = 109 M
supermassives Schwarzes Loch
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Energiequelle
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I
Überprüfung:
Bahnen von Sternen nahe
Zentrum,
Geschwindigkeit
→ 3 × 106 M Schwarzes
Loch
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Modell der Zentralregion
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Schwarzes Loch wird von
außen gefüttert
Akkretionsscheibe bildet
sich
Gas strömt nach innen
Schockfront bildet sich
innen
→ Material wird in Jets
abgestoßen
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Modell der Zentralregion
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Modell der Zentralregion
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Beobachtung der Zentralregion
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