Mikroquasar
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Mikroquasare sind astronomische Objekte, die aufgrund der beobachteten Eigenschaften als Miniaturausgaben von Quasaren betrachtet werden können.
Charakteristika
Im Gegensatz zu einem Quasar, bei dem es sich um einen aktiven Galaxienkern mit einem Supermassiven Schwarzen Loch handelt, handelt es sich bei einem Mikroquasar um ein Doppelsternsystem mit einem Stellaren Schwarzen Loch oder einem Neutronenstern mit nur wenigen Sonnenmassen. Dieser kollabierte Kern, der Neutronenstern oder das Schwarze Loch, wird dabei von einem normalen Stern in einem sehr engen Orbit umkreist. Dabei akkretiert das komprimierte Objekt Materie von dem Begleitstern und stößt diese aus.
Im Allgemeinen kann davon ausgegangen werden, dass es sich bei einem Mikroquasar mit einem akkretierenden Objekt leichter als 3 Sonnenmassen um einen Neutronenstern-Quasar handelt, mit einem Neutronenstern als Motor. Jedoch kann der Neutronenstern sich durch die Aufnahme von Masse zu einem Schwarzen Loch entwickeln.
Der Mikroquasar zeigt dabei ebenso wie ein Quasar 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.[1]
Entwicklungstheorien
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 eines kollimierten Materiestrahls mit bis zu annähernd Lichtgeschwindigkeit ausstößt.[2]
Weiterhin könnte man vermuten, dass ein Mikroquasar durch ein in ein Sternsystem wanderndes Schwarzes Loch entstehen kann.[3]
Beobachtungen und Vorkommen
Der Röntgensatellit GRANAT entdeckte 1994 in 40.000 Lichtjahren Entfernung GRS 1915+105. 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.[4]
Ein weiterer Mikroquasar LS 5036 ist mit einer Entfernung von 9.100 Lichtjahren wesentlich näher. 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 LS 5036 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 sind.
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
Weitere bekannte Mikroquasare in der Milchstraße sind: Cyg X-1, Cyg X-3, Cir X-1, XTE J1748-288, LS 5039, GRO J1655-40, XTE J1550-564 und Sco X-1.[5]
Ultraleuchtkräftige Röntgenquellen in anderen Galaxien
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[6].
Mikroquasare als Gammastrahlendoppelsterne
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 und liegt damit in der Größenordnung der emittierten Röntgenstrahlung[7].
Bedeutung für die Astronomie
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 dessen Veränderungen in viel kürzeren Perioden wissenschaftlich zu beobachten.[5]
Siehe auch
Weblinks
Einzelnachweise
- ↑ Stefan Deiters: Mikroquasare: Überraschend kräftige Jets. In: astronews.com. 7. Juli 2010, abgerufen am 18. August 2011.
- ↑ Forscher entdecken Mikroquasar in unserer Galaxie Gewaltige kompakte Quelle hochenergetischer Gammastrahlung. In: Presseinformation RUB. Pressestelle RUB, 8. Juli 2005, abgerufen am 18. August 2011.
- ↑ 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).
- ↑ GRS 1915+105: Erratic Black Hole Regulates Itself. In: harvard.edu. Chandra X-ray Center, 2009, abgerufen am 18. August 2011 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 149: attempt to index field 'data' (a nil value)).
- ↑ 5,0 5,1 Andreas Müller: Astro-Lexikon M 4. Mikroquasar. In: wissenschaft-online.de. August 2007, abgerufen am 18. August 2011.
- ↑ I. Félix Mirabel: The Early History of Microquasar Research. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2012, arxiv:1206.1041.
- ↑ G. Piano, M. Tavani, V. Vittorini, A. Trois, A. Giuliani, A. Bulgarelli, Y. Evangelista, P. Coppi, E. Del Monte, S. Sabatini, E. Striani, I. Donnarumma, D. Hannikainen, K. I. I. Koljonen, M. McCollough, G. Pooley, S. Trushkin, R. Zanin, G. Barbiellini, M. Cardillo, P. W. Cattaneo, A. W. Chen, S. Colafrancesco, M. Feroci, F. Fuschino, M. Giusti, F. Longo, A. Morselli, A. Pellizzoni, C. Pittori, G. Pucella, M. Rapisarda, A. Rappoldi, P. Soffitta, M. Trifoglio, S. Vercellone, F. Verrecchia: The AGILE monitoring of Cygnus X-3: transient gamma-ray emission and spectral constraints. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2012, arxiv:1207.6288v1.
en:X-ray binary#Microquasar