Serie: Galaxien – Teil 4 Galaxienkerne

Heute nun die vierte und letzte Folge der Serie „Galaxien“. Wie angekündigt, geht es heute um die Zentren der Galaxien, also der Galaxienkerne:

andromeda
Die Andromedagalaxie. Bild: astroimages.de

So wie auf diesem Bild der Andromedagalaxie stellt man sich im klassischen Sinne eine Galaxie vor. Dabei fällt auf, dass die Helligkeit zu nimmt, je weiter man sich der Mitte nähert. Im Zentrum der Galaxie ist es am hellsten – nicht nur in diesem Beispiel, sondern so ist es bei den meisten uns bekannten Galaxien. Betrachtet man eine klassische Spiralgalaxie, wie die Andromedagalaxie oder auch unsere Milchstraße, im Querschnitt, so sieht man eine relativ flache Scheibe, mit einer Wölbung in der Mitte:

bulge
Die Galaxie NGC 4565 in einer Aufnahme des Hubble Weltraumteleskops. Bild: wikipedia

Diese Wölbung wird „Bulge“ (engl. bulge, ?Ausbuchtung“) genannt (sprich: baldsch). Bei weit entfernten Galaxien ist der Bulge meistens das einzige, dass zu sehen ist, weswegen sie oft elliptischen Galaxien ähneln. Die Helligkeit des Bulge resultiert durch seine hohe Dichte. Sterne, Gase und sonstige Materie sind hier auf verhältnismäßig kleinem Raum dicht an dicht angesiedelt. Nach dem Stand der aktuellen Forschung sitzt in den meisten Bulges ein Schwarzes Loch, besser gesagt ein supermassereiches Schwarzes Loch. So ist man sich heute auch relativ sicher, dass die Größe des Bulge maßgeblich von der Masse des Schwarzen Lochs abhängig ist. So ist das Verhältnis zwischen den Massen des Schwarzen Lochs und des Bulges mit dem Verhältnis von 0,2 – 0,6 Prozent bei fast allen Galaxien konstant.

Auch in der Milchstraße ist eine starke Radiowellen-Quelle vorhanden, die laut aktueller Forschung auf ein Schwarzes Loch zurückzuführen ist. Im Unterschied zu anderen Galaxien hat unser Schwarzes Loch allerdings einen Namen, und zwar: Saggitarius A. Es handelt sich hier um ein Schwarzes Loch mit der 4 Millionen-Fachen Sonnenmasse(!!!) Seinen Namen hat Saggitarius A oder auch kurz „Sgr A“ von der ungefähren Richtung seines Auffindens in den 90er Jahren im Sternbild Schütze, was auf latein „Saggitarius“ heißt.

saggitarius a
Röntgenbild von Sagittarius A* und von zwei Lichtechos (markiert) einer früheren Explosion. Bild: wikipedia

Wie genau die Schwarzen Löcher in die Zentren der Galaxien kamen oder wie sich alternativ die Galaxien um die Schwarzen Löcher entwickelt haben, ist Gegenstand der aktuellen Forschung.

Um als „Aktiver Galaktischer Kern“ (engl. Active Galactic Nuclei, AGN) zu gelten, muss dieser gewisse Grundeigenschaften aufweisen. Das sind wie folgt:

– rotierendes, supermassereiches Schwarzes Loch
Akkretionsscheibe
– Staubtorus
– und Jets

Dr eine AGN wird dominiert von Jets und zeigt starke Radioemission (Radiogalaxien); ein anderer AGN sammelt besonders viel Materie in besonders kurzer Zeit auf (Quasar) und noch ein weiterer AGN zeigt stark abgeschwächte optische und weiche Röntgenstrahlung (Seyfertgalaxie Typ II). Die unterschiedlich starke Ausprägung wiederum hat ihre Ursachen einerseits in der Physik: grundlegende astrophysikalische Parameter – wie Lochmasse, Akkretionsrate, Torusmasse, etc. – variieren von AGN und zu AGN. Andererseits gibt es auch rein geometrische Effekte, wie die Orientierung des AGN, so dass sich die Galaxie für den Beobachter von ganz unterschiedlichen Seiten präsentieren kann. Das bewirkt beispielsweise den Unterschied von Quasar zu Blazar.

Die folgende Abbildung skizziert schematisch das Standardmodell eines AGN mit oben genannten Grundelementen. Das Schema entspricht einem Querschnitt durch den innersten Bereich eines AGN – etwa die innerste Parsec. Dabei muss berücksichtigt werden, dass sowohl die horizontale, als auch die vertikale Richtung logarithmisch skaliert ist, damit alle hier dargestellten Komponenten überhaupt ins Bild passen.

AGN
Bild: wissenschaft-online

Die angesprochenen Jets entstehen, wenn ein Objekt Gas aus einer rotierenden Scheibe ansammelt (akkretiert). Nur ein Teil des Scheibengases erreicht das Objekt, der andere Teil strömt senkrecht zur Rotationsebene vom Objekt weg. Die Kollimation kommt entweder rein geometrisch durch den Innenrand der Akkretionsscheibe oder durch magnetische Felder zustande.

Wir können also zusammenfassen: Galaxienkerne sind in den meisten Fällen Supermassereiche Schwarze Löcher, die von einer dicht gedrängten Masse an Sternen, Staub und Gas umgeben sind, wodurch sie ihre enorme Helligkeit erreichen. Darüber hinaus müssen galaktische Zentren gewisse Voraussetzungen erfüllen, um als aktive Galaxienkerne gelten zu dürfen.

Unsere Galaxie, die Milchstraße, zählt in diesem Fall nicht zu den aktiver Galaxienkernen. Unser Zentrum verhält sich ziemlich ruhig, bildet keine Jets aus oder ähnliches. So verhalten sich im Übrigen die meisten Galaxienkerne. Wieso das so ist bzw. wieso einige Galaxien aktive und andere inaktive Kerne haben, istbenso wie das Rätsel um die Galaxienentstehung, Gegenstand der aktuellen Forschung. Doch auch diese Rätsel werden wir eines Tages knacken.

Quellangabe:

wikipedia

P. Esposito, S. E. Motta, F. Pintore, L. Zampieri and L. Tomasella: Swift observations of the ultraluminous X-ray source XMMUJ004243.6+412519 in M31. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2012, arXiv:1210.5099

Astronomie un Astrophysik: Weigert, Wendker, Wisotzki, ISBN 978-3-527-40793-4

Über stellariumblog

Stellariumblog ist ein Info-und Newslog. Ich versuche, die oftmals komplizierte und unübersichtliche Fülle an Informationen und Wissen verständlich zu erklären. Mein Ziel ist es, mit diesem Blog so viele Menschen wie möglich von der Astronomie zu begeistern. Natürlich versuche ich, täglich die wichtigsten News aus den Bereichen Astronomie, Astrophysik und vergleichbaren Wissenschaften zu bloggen, ich bin allerdings Berufstätig und habe leider nicht jeden Tag ein bis zwei Stunden Zeit – seid also bitte etwas nachsichtig falls ich nicht immer alles als erster poste ;) Ich freue mich immer über positive Bewertungen, aber auch über konstruktive Kritik sowie Vorschläge und/oder Hinweise auf mögliche Fehler (ich bin auch nur ein Mensch). Ansonsten wünsche ich euch viel Spaß in meinem Blog.
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