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Mikroquasar e sind astronomische Objekte die aufgrund der beobachteten Eigenschaften als Miniaturausgaben von Quasaren b

Mikroquasar

Mikroquasare sind astronomische Objekte, die aufgrund der beobachteten Eigenschaften als Miniaturausgaben von Quasaren betrachtet werden können.

Künstlerische Darstellung eines Mikroquasars.

Charakteristika Bearbeiten

Handelt es sich bei der kompakten Komponente definitiv um ein Schwarzes Loch, so verwendet man meist in der Terminologie den Begriff Mikroquasar oder auch Black Hole X-ray Binary (BHXB). Manchmal spricht man dennoch von Mikroquasaren, auch wenn die kompakte Komponente ein Neutronenstern sein könnte. Das erklärt sich dadurch, dass häufig nicht genau feststeht, um welches Objekt es sich bei der kompakten Komponente handelt. So wurde schon seit geraumer Zeit SS 433 als Mikroquasar bezeichnet, obwohl erst seit kurzem sicher ist, dass sich hier ein stellares Schwarzes Loch befindet. Die Differenzierung ob Neutronenstern oder Loch gelingt dann, wenn Astronomen die Masse der kompakten Komponente ableiten können (z. B. aus den Kepler-Gesetzen). Liegt sie oberhalb von etwa drei Sonnenmassen, handelt es sich ziemlich sicher um ein stellares Schwarzes Loch. Andere Objekte passen einfach nicht in die Beobachtungen und Modellvorstellungen.

Handelt es sich um einen akkretierenden Pulsar, also ein Neutronenstern als kompaktes Objekt, so hat sich für diese Röntgendoppelsternsysteme die Bezeichnung AXP eingebürgert. Dies steht für Accreting X-ray Pulsar (dt. akkretierender Röntgenpulsar).

Der Mikroquasar zeigt dabei ebenso wie ein Quasar, bei dem es sich um einen aktiven Galaxienkern mit einem supermassiven Schwarzen Loch handelt, starke und variable Radioemissionen, die häufig als Radiojets beobachtet werden können, sowie eine Akkretionsscheibe, die im optischen und Röntgenbereich sehr leuchtstark ist. Die Akkretionsscheibe bildet sich durch einen Materietransfer auf das kompakte Objekt aus.

Entwicklungstheorien Bearbeiten

Die am weitesten verbreitete Theorie geht davon aus, dass einer der beiden Sterne eines Doppelsternpaars am Ende seines Lebenszyklus, nach dem Kollaps zu einem Neutronenstern oder einem Schwarzen Loch, beginnt, durch sein extremes Schwerkraftfeld Materie von seinem Begleitstern abzusaugen und damit eine Akkretionsscheibe zu bilden. Unter gewissen Umständen ist der Materiefluss dabei so groß, dass die kompakte Komponente die Materie in Form von kollimierten Materiestrahlen, den sog. kosmischen Jets mit bis zu annähernd Lichtgeschwindigkeit ausstößt.

Weiterhin könnte man vermuten, dass ein Mikroquasar durch ein in ein Sternsystem wanderndes Schwarzes Loch entstehen kann.

Beobachtungen und Vorkommen Bearbeiten

Der Röntgensatellit GRANAT entdeckte 1994 in 40.000 Lichtjahren Entfernung GRS 1915+105 (= V1487 Aquilae). Der Mikroquasar besteht aus einem Stern mit etwa einer Sonnenmasse, der ein Schwarzes Loch mit einer ~14-fachen Sonnenmasse umkreist, und ist somit eines der bisher größten bekannten stellaren Schwarzen Löcher.

V5641 Sagittarii (= LS 5036) ist ein weiterer und mit einer Entfernung von 9.100 Lichtjahren wesentlich näherer Mikroquasar. Die zwei Radiojets sind etwa 2,6 Mrd. km lang. Das entspricht in etwa 2,6 Lichtstunden und würde projiziert auf unser Sonnensystem, beginnend von der Sonne, etwa bis zwischen Saturn und Uranus reichen.

Bei der Beobachtung von V5641 Sgr wurde jedoch festgestellt, dass dieser ziemlich schwach im Röntgenbereich strahlt. Dies könnte darauf hindeuten, dass künftige Suchanfragen viele solche röntgenschwachen Objekte als Quasare einordnen könnten. Sollte dies zutreffen, könnte es sein, dass ein wesentlicher, wenn auch nicht hauptsächlicher Teil der hochenergetischen Teilchen und Strahlungen in der Milchstraße auf Mikroquasare zurückzuführen ist.

Der nächste bekannte Mikroquasar und dessen Schwarzes Loch ist V4641 Sagittarii, in nur etwa 1.500 Lichtjahre von der Erde entfernt.

Beispiele in der Milchstraße Bearbeiten

Weitere bekannte Mikroquasare in der Milchstraße sind: Cyg X-1, Cyg X-3, Cir X-1, XTE J1748-288, LS 5039, GRO J1655-40, GRS 1915+105, SS 433, XTE J1550-564 und Sco X-1.

Ultraleuchtkräftige Röntgenquellen in anderen Galaxien Bearbeiten

Aufgrund der anisotropen Ausrichtung der Jets und der relativistischen Effekte kommt es zu einer Bündelung der Strahlung in Richtung der Jets. Es wird daher vermutet, dass die ultrahellen Röntgenquellen in anderen Galaxien Mikroquasare sind, deren Jets genau auf die Erde ausgerichtet sind. Der Begriff ultraleuchtkräftige Röntgenquellen kommt daher, dass die Leuchtkraft die Eddington-Grenze von schwarzen Löchern mit stellaren Massen übersteigt.

Mikroquasare als Gammastrahlendoppelsterne Bearbeiten

Gammastrahlendoppelsterne emittieren elektromagnetische Strahlung mit Energien oberhalb von 200 keV. Die Gammastrahlung im Fall der Mikroquasare ist dabei das Ergebnis einer inversen Compton-Streuung von Ultraviolettstrahlung mit geladenen Partikeln am relativistischen Jet des Mikroquasars. Dabei gibt es eine zeitliche Korrelation zwischen der Radiostrahlung und der Gammastrahlung. Die Gammastrahlung tritt immer mit einer Zeitverzögerung von einigen Tagen auf und die inversen Compton-Streuung dürfte daher in den äußeren Bereichen des Jets auftreten. Die Energie der Gammastrahlung kann dabei Werte von 1036 erg (1029 J) und liegt damit in der Größenordnung der emittierten Röntgenstrahlung.

Bedeutung für die Astronomie Bearbeiten

Von besonderem Interesse bei Mikroquasaren sind die relativistischen Radiojets. Die Jets bilden sich nahe dem Schwarzen Loch, so dass die Zeitskalen von Veränderungen proportional zur Masse des Schwarzen Lochs erfolgen. Ein gewöhnlicher Quasar hat bis zu mehrere Millionen Sonnenmassen und Mikroquasare manchmal nur wenige Sonnenmassen.

Aufgrund der sehr unterschiedlichen Massenskalen zwischen Quasaren und Mikroquasaren kann die zeitliche Variabilität solcher Jets anhand von Mikroquasaren gleichsam im Zeitraffer studiert werden. So entsprechen Veränderungen der Jets eines Mikroquasars innerhalb eines Tages oft der Veränderung der Jets eines Quasars in Jahrhunderten. Durch diese im Vergleich zu Quasaren relativ schnelle Abstrahlung beobachteter Teilchen und Ausbildung der Jets ist es möglich, Mikroquasare und deren Veränderungen in viel kürzeren Perioden wissenschaftlich zu beobachten.

Siehe auch Bearbeiten

Weblinks Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. ↑ Lexikon der Astrophysik. In: Andreas Müller. Spectrum.de, abgerufen am 1. Juli 2019.
  2. Stefan Deiters: Mikroquasare: Überraschend kräftige Jets. In: astronews.com. 7. Juli 2010, abgerufen am 18. August 2011.
  3. In: Presseinformation RUB. Pressestelle RUB, 8. Juli 2005, archiviert vom Original am 18. Januar 2006; abgerufen am 18. August 2011.
  4. Thomas Weyrauch: Schwarze Löcher wandern durch die Milchstraße. In: Raumfahrer Net. 3. Mai 2009, abgerufen am 18. August 2011 (Quelle belegt nur die Existenz von vagabundierenden Schwarzen Löchern).
  5. GRS 1915+105: Erratic Black Hole Regulates Itself. In: harvard.edu. Chandra X-ray Center, 2009, abgerufen am 18. August 2011 (englisch).
  6. ↑ Andreas Müller: Astro-Lexikon M 4. Mikroquasar. In: wissenschaft-online.de. August 2007, abgerufen am 18. August 2011.
  7. I. Félix Mirabel: The Early History of Microquasar Research. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2012, arxiv:1206.1041.
  8. G. Piano, M. Tavani, V. Vittorini, et al.: The AGILE monitoring of Cygnus X-3: transient gamma-ray emission and spectral constraints. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2012, arxiv:1207.6288v1.
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Mikroquasare sind astronomische Objekte die aufgrund der beobachteten Eigenschaften als Miniaturausgaben von Quasaren betrachtet werden konnen Kunstlerische Darstellung eines Mikroquasars Inhaltsverzeichnis 1 Charakteristika 2 Entwicklungstheorien 3 Beobachtungen und Vorkommen 4 Beispiele in der Milchstrasse 5 Ultraleuchtkraftige Rontgenquellen in anderen Galaxien 6 Mikroquasare als Gammastrahlendoppelsterne 7 Bedeutung fur die Astronomie 8 Siehe auch 9 Weblinks 10 EinzelnachweiseCharakteristika BearbeitenHandelt es sich bei der kompakten Komponente definitiv um ein Schwarzes Loch so verwendet man meist in der Terminologie den Begriff Mikroquasar oder auch Black Hole X ray Binary BHXB Manchmal spricht man dennoch von Mikroquasaren auch wenn die kompakte Komponente ein Neutronenstern sein konnte Das erklart sich dadurch dass haufig nicht genau feststeht um welches Objekt es sich bei der kompakten Komponente handelt So wurde schon seit geraumer Zeit SS 433 als Mikroquasar bezeichnet obwohl erst seit kurzem sicher ist dass sich hier ein stellares Schwarzes Loch befindet Die Differenzierung ob Neutronenstern oder Loch gelingt dann wenn Astronomen die Masse der kompakten Komponente ableiten konnen z B aus den Kepler Gesetzen Liegt sie oberhalb von etwa drei Sonnenmassen handelt es sich ziemlich sicher um ein stellares Schwarzes Loch Andere Objekte passen einfach nicht in die Beobachtungen und Modellvorstellungen 1 Handelt es sich um einen akkretierenden Pulsar also ein Neutronenstern als kompaktes Objekt so hat sich fur diese Rontgendoppelsternsysteme die Bezeichnung AXP eingeburgert Dies steht fur Accreting X ray Pulsar dt akkretierender Rontgenpulsar 1 Der Mikroquasar zeigt dabei ebenso wie ein Quasar bei dem es sich um einen aktiven Galaxienkern mit einem supermassiven Schwarzen Loch handelt starke und variable Radioemissionen die haufig als Radiojets beobachtet werden konnen sowie eine Akkretionsscheibe die im optischen und Rontgenbereich sehr leuchtstark ist Die Akkretionsscheibe bildet sich durch einen Materietransfer auf das kompakte Objekt aus 2 Entwicklungstheorien BearbeitenDie am weitesten verbreitete Theorie geht davon aus dass einer der beiden Sterne eines Doppelsternpaars am Ende seines Lebenszyklus nach dem Kollaps zu einem Neutronenstern oder einem Schwarzen Loch beginnt durch sein extremes Schwerkraftfeld Materie von seinem Begleitstern abzusaugen und damit eine Akkretionsscheibe zu bilden Unter gewissen Umstanden ist der Materiefluss dabei so gross dass die kompakte Komponente die Materie in Form von kollimierten Materiestrahlen den sog kosmischen Jets mit bis zu annahernd Lichtgeschwindigkeit ausstosst 3 Weiterhin konnte man vermuten dass ein Mikroquasar durch ein in ein Sternsystem wanderndes Schwarzes Loch entstehen kann 4 Beobachtungen und Vorkommen BearbeitenDer Rontgensatellit GRANAT entdeckte 1994 in 40 000 Lichtjahren Entfernung GRS 1915 105 V1487 Aquilae Der Mikroquasar besteht aus einem Stern mit etwa einer Sonnenmasse der ein Schwarzes Loch mit einer 14 fachen Sonnenmasse umkreist und ist somit eines der bisher grossten bekannten stellaren Schwarzen Locher 5 V5641 Sagittarii LS 5036 ist ein weiterer und mit einer Entfernung von 9 100 Lichtjahren wesentlich naherer Mikroquasar Die zwei Radiojets sind etwa 2 6 Mrd km lang Das entspricht in etwa 2 6 Lichtstunden und wurde projiziert auf unser Sonnensystem beginnend von der Sonne etwa bis zwischen Saturn und Uranus reichen Bei der Beobachtung von V5641 Sgr wurde jedoch festgestellt dass dieser ziemlich schwach im Rontgenbereich strahlt Dies konnte darauf hindeuten dass kunftige Suchanfragen viele solche rontgenschwachen Objekte als Quasare einordnen konnten Sollte dies zutreffen konnte es sein dass ein wesentlicher wenn auch nicht hauptsachlicher Teil der hochenergetischen Teilchen und Strahlungen in der Milchstrasse auf Mikroquasare zuruckzufuhren ist Der nachste bekannte Mikroquasar und dessen Schwarzes Loch ist V4641 Sagittarii in nur etwa 1 500 Lichtjahre von der Erde entfernt Beispiele in der Milchstrasse BearbeitenWeitere bekannte Mikroquasare in der Milchstrasse sind Cyg X 1 Cyg X 3 Cir X 1 XTE J1748 288 LS 5039 GRO J1655 40 GRS 1915 105 SS 433 XTE J1550 564 und Sco X 1 6 Ultraleuchtkraftige Rontgenquellen in anderen Galaxien BearbeitenAufgrund der anisotropen Ausrichtung der Jets und der relativistischen Effekte kommt es zu einer Bundelung der Strahlung in Richtung der Jets Es wird daher vermutet dass die ultrahellen Rontgenquellen in anderen Galaxien Mikroquasare sind deren Jets genau auf die Erde ausgerichtet sind Der Begriff ultraleuchtkraftige Rontgenquellen kommt daher dass die Leuchtkraft die Eddington Grenze von schwarzen Lochern mit stellaren Massen ubersteigt 7 Mikroquasare als Gammastrahlendoppelsterne BearbeitenGammastrahlendoppelsterne emittieren elektromagnetische Strahlung mit Energien oberhalb von 200 keV Die Gammastrahlung im Fall der Mikroquasare ist dabei das Ergebnis einer inversen Compton Streuung von Ultraviolettstrahlung mit geladenen Partikeln am relativistischen Jet des Mikroquasars Dabei gibt es eine zeitliche Korrelation zwischen der Radiostrahlung und der Gammastrahlung Die Gammastrahlung tritt immer mit einer Zeitverzogerung von einigen Tagen auf und die inversen Compton Streuung durfte daher in den ausseren Bereichen des Jets auftreten Die Energie der Gammastrahlung kann dabei Werte von 1036 erg 1029 J und liegt damit in der Grossenordnung der emittierten Rontgenstrahlung 8 Bedeutung fur die Astronomie BearbeitenVon besonderem Interesse bei Mikroquasaren sind die relativistischen Radiojets Die Jets bilden sich nahe dem Schwarzen Loch so dass die Zeitskalen von Veranderungen proportional zur Masse des Schwarzen Lochs erfolgen Ein gewohnlicher Quasar hat bis zu mehrere Millionen Sonnenmassen und Mikroquasare manchmal nur wenige Sonnenmassen Aufgrund der sehr unterschiedlichen Massenskalen zwischen Quasaren und Mikroquasaren kann die zeitliche Variabilitat solcher Jets anhand von Mikroquasaren gleichsam im Zeitraffer studiert werden So entsprechen Veranderungen der Jets eines Mikroquasars innerhalb eines Tages oft der Veranderung der Jets eines Quasars in Jahrhunderten Durch diese im Vergleich zu Quasaren relativ schnelle Abstrahlung beobachteter Teilchen und Ausbildung der Jets ist es moglich Mikroquasare und deren Veranderungen in viel kurzeren Perioden wissenschaftlich zu beobachten 6 Siehe auch BearbeitenQuasar Radiojets Rontgendoppelstern MikroblazarWeblinks BearbeitenWas sind Micro Quasare aus der Fernseh Sendereihe alpha Centauri ca 15 Minuten Erstmals ausgestrahlt am 23 Juni 2002 Ein tiefer Blick in Mikroquasare auf pro physik de Animation auf YouTubeEinzelnachweise Bearbeiten a b Lexikon der Astrophysik In Andreas Muller Spectrum de abgerufen am 1 Juli 2019 Stefan Deiters Mikroquasare Uberraschend kraftige Jets In astronews com 7 Juli 2010 abgerufen am 18 August 2011 Forscher entdecken Mikroquasar in unserer Galaxie Gewaltige kompakte Quelle 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