Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Futter für das Schwarze Loch

16.05.2012
Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Gerd Weigelt vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn berichtet über die Erforschung eines aktiven Galaxienkerns.

Nahinfrarot-Interferometrie ermöglichte es dem Team, eine ring-förmige Ansammlung von Staub, einen sogenannten "Staubtorus", in der inneren Region des Kerns der Galaxie NGC 3783 aufzulösen. Mit dieser Messtechnik erreicht man eine Winkelauflösung, die so gut ist wie die Auflösung eines Riesenteleskops mit 130 Metern Spiegeldurchmesser. Der aufgelöste Staubtorus bildet wahrscheinlich das Reservoir von Gas und Staub, das die heiße Gasscheibe und das supermassive Schwarze Loch im Zentrum dieser Galaxie "füttert".


Künstlerische Darstellung eines Staubtorus in der Umgebung der Akkretionsscheibe und des Schwarzen Lochs in einem Aktiven Galaxienkern. Bildrechte: NASA E/PO - Sonoma State University, Aurore Simonnet (http://epo.sonoma.edu/)


Das Very-Large-Telescope-Interferometer der Europäischen Südsternwarte in Chile. Foto: Gerd Weigelt/MPIfR

In den innersten Regionen von Galaxienkernen ereignen sich extreme physikalische Prozesse. In vielen Galaxienkernen wurden supermassive Schwarze Löcher entdeckt, deren Massen oft millionenfach größer sind als die Masse unserer Sonne. Diese zentralen Schwarzen Löcher sind von einer heißen, hellen Gasscheibe, der Akkretionsscheibe, umgeben. Die Strahlung dieser Gasscheiben wird wahrscheinlich durch einströmendes Material verursacht. Zur Aufrechterhaltung ihrer hohen Leuchtkraft, muss ständig frisches Material nachgeliefert werden. Der Staubtorus (siehe Abb. 1) in der Umgebung der Scheibe stellt wahrscheinlich das Reservoir von Materie dar, das durch die Akkretionsscheibe strömt und schließlich das wachsende Schwarze Loch "füttert".

Da der Staubtorus sehr kompakt ist, stellt seine Untersuchung eine sehr große Herausforderung dar. Ein Riesenteleskop mit einem Spiegeldurchmesser von mehr als 100 Metern könnte die benötigte hohe Winkelauflösung liefern, aber Teleskope dieser Größe wird es in der nahen Zukunft leider nicht geben. Deshalb stellt sich die Frage, ob es eine alternative Lösung gibt.

Die Antwort ist ja! Die Lösung besteht darin, dass man gleichzeitig das Licht von mehreren Teleskopen überlagert ("interferiert"), denn diese Mehrteleskop-Bilder, die man als Interferogramme bezeichnet, enthalten hochaufgelöste Informationen.

Bei den genannten NGC 3783-Messungen wurde das Interferometrie-Instrument AMBER verwendet, um das infrarote Licht von zwei oder drei Teleskopen des Very-Large-Telescope-Interferometers (VLTI; siehe Abb. 2) zu überlagern. Diese Interferometrie-Methode kann eine extrem hohe Auflösung liefern, die proportional zum Abstand der Teleskope ist. Da der größte Abstand zwischen den vier Teleskopen des VLTI 130 Meter beträgt, kann eine Winkelauflösung erreicht werden, die so hoch ist wie die theoretische Auflösung eines Teleskops mit einem Spiegeldurchmesser von 130 Metern. Das ist 15mal besser ist als die Auflösung eines einzelnen VLTI-Teleskops mit 8 Metern Spiegeldurchmesser.

"Das ESO VLTI eröffnet für uns eine einmalige Gelegenheit, unser Wissen über Galaxienkerne zu verbessern" sagt Gerd Weigelt vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn. "Wir können damit faszinierende physikalische Prozesse mit bisher nicht erreichter Auflösung und über einen weiten infraroten Spektralbereich untersuchen. Genau das ist nötig, um die physikalischen Eigenschaften dieser Objekte zu erforschen."

Und Makoto Kishimoto ergänzt: "Wir hoffen, in den nächsten Jahren noch viel mehr Informationen zu bekommen, indem wir bei noch kürzeren Wellenlängen, mit größerem Teleskopabstand und mit höherer spektraler Auflösung messen. Ganz besonders wichtig ist, dass es in einigen Jahren zwei weitere Interferometrie-Instrumente für das VLTI geben wird, die komplementäre Informationen liefern werden."

Zur Auflösung des Kerns der Galaxie NGC 3783 musste das Forscherteam tausende von Zwei- und Drei-Teleskop-Interferogrammen mit dem VLTI aufnehmen. Dabei lagen die Abstände zwischen den Teleskopen im Bereich von 45 und 114 Metern. Die Auswertung dieser Interferogramme ermöglichte es, den Radius des kompakten Staubtorus in NGC 3783 zu bestimmen. Es wurde ein Winkelradius von 0,74 Milli-Bogensekunden gemessen, der einem Radius von nur einem halben Lichtjahr in der Entfernung zu NGC 3783 entspricht. Diese Messungen im nahen Infrarot zusammen mit früheren Messungen bei längeren Wellenlängen im mittleren Infrarot ermöglichten es dem Team, wichtige physikalische Eigenschaften des NGC 3783-Torus abzuleiten.

"Die hohe VLTI-Auflösung ist auch bei Untersuchungen von vielen anderen Schlüsselobjekten der Astrophysik wichtig", betont Karl-Heinz Hofmann. "Es ist klar, dass die Infrarot-Interferometrie die Infrarot-Astronomie in der gleichen Weise revolutionieren wird, wie in der Vergangenheit die Radiointerferometrie die Radioastronomie revolutioniert hat."

Das Forscherteam besteht aus Wissenschaftlern der Universitäten Florenz, Grenoble, Nizza, Santa Barbara und des MPI für Radioastronomie.

Kontakt:

Prof. Dr. Gerd Weigelt,
Leiter der Forschungsgruppe "Infrarot-Astronomie",
Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn.
Fon: +49(0)228-525-243
E-mail: gweigelt@mpifr-bonn.mpg.de
Dr. Makoto Kishimoto,
Max-Planck-Institut für Radioastronomie:
Fon: +49(0)228-525-189
E-mail: mk@mpifr-bonn.mpg.de
Dr. Norbert Junkes,
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit,
Max-Planck-Institut für Radioastronomie:
Fon: +49(0)228-525-399
E-mail: njunkes@mpifr-bonn.mpg.de

Norbert Junkes | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpifr-bonn.mpg.de
http://www.mpifr-bonn.mpg.de/public/pr/pr-ngc3783-may2012-dt.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Dank Tomographie-Weltrekord kann man mit Synchrotronstrahlung zuschauen, wie Metall aufgeschäumt wird
21.08.2019 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Sternenstaub im antarktischen Schnee liefert Hinweise auf die Umgebung des Sonnensystems
21.08.2019 | Technische Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Quantencomputer sollen tragbar werden

Infineon Austria forscht gemeinsam mit der Universität Innsbruck, der ETH Zürich und Interactive Fully Electrical Vehicles SRL an konkreten Fragestellungen zum kommerziellen Einsatz von Quantencomputern. Mit neuen Innovationen im Design und in der Fertigung wollen die Partner aus Hochschulen und Industrie leistbare Bauelemente für Quantencomputer entwickeln.

Ionenfallen haben sich als sehr erfolgreiche Technologie für die Kontrolle und Manipulation von Quantenteilchen erwiesen. Sie bilden heute das Herzstück der...

Im Focus: Quantum computers to become portable

Together with the University of Innsbruck, the ETH Zurich and Interactive Fully Electrical Vehicles SRL, Infineon Austria is researching specific questions on the commercial use of quantum computers. With new innovations in design and manufacturing, the partners from universities and industry want to develop affordable components for quantum computers.

Ion traps have proven to be a very successful technology for the control and manipulation of quantum particles. Today, they form the heart of the first...

Im Focus: Towards an 'orrery' for quantum gauge theory

Experimental progress towards engineering quantized gauge fields coupled to ultracold matter promises a versatile platform to tackle problems ranging from condensed-matter to high-energy physics

The interaction between fields and matter is a recurring theme throughout physics. Classical cases such as the trajectories of one celestial body moving in the...

Im Focus: "Qutrit": Komplexe Quantenteleportation erstmals gelungen

Wissenschaftlern der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und der Universität Wien ist es gemeinsam mit chinesischen Forschern erstmals gelungen, dreidimensionale Quantenzustände zu übertragen. Höherdimensionale Teleportation könnte eine wichtige Rolle in künftigen Quantencomputern spielen.

Was bislang nur eine theoretische Möglichkeit war, haben Forscher der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) und der Universität Wien nun erstmals...

Im Focus: Laser für durchdringende Wellen: Forscherteam entwickelt neues Prinzip zur Erzeugung von Terahertz-Strahlung

Der „Landau-Niveau-Laser“ ist ein spannendes Konzept für eine ungewöhnliche Strahlungsquelle. Er hat das Zeug, höchst effizient sogenannte Terahertz-Wellen zu erzeugen, die sich zum Durchleuchten von Materialen und für die künftige Datenübertragung nutzen ließen. Bislang jedoch scheiterten nahezu alle Versuche, einen solchen Laser in die Tat umzusetzen. Auf dem Weg dorthin ist einem internationalen Forscherteam nun ein wichtiger Schritt gelungen: Im Fachmagazin Nature Photonics stellen sie ein Material vor, das Terahertz-Wellen durch das simple Anlegen eines elektrischen Stroms erzeugt. Physiker des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) waren maßgeblich an den Arbeiten beteiligt.

Ebenso wie Licht zählen Terahertz-Wellen zur elektromagnetischen Strahlung. Ihre Frequenzen liegen zwischen denen von Mikrowellen und Infrarotstrahlung. Sowohl...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Informatik-Tagung vom 26. bis 30. August 2019 in Aachen

21.08.2019 | Veranstaltungen

Wie smarte Produkte Unternehmen herausfordern

20.08.2019 | Veranstaltungen

Innovationen der Luftfracht: 4. Air Cargo Conference in Frankfurt am Main

20.08.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Informatik-Tagung vom 26. bis 30. August 2019 in Aachen

21.08.2019 | Veranstaltungsnachrichten

Proteinaggregation: Zusammenlagerung von Proteinen nicht nur bei Alzheimer und Parkinson relevant

21.08.2019 | Biowissenschaften Chemie

Das Schulbuch wird digital

21.08.2019 | Bildung Wissenschaft

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics