165 35Quasare 35 Quasare Ab dem Jahr 1963 wurden Objekte entdeckt, die auf Photoplatten von einem Stern nicht zu unterscheiden waren. Weitere Beobachtungen aber sprachen gegen Sterne: Das Spektrum solcher Objekte (schwaches Kontinuum mit breiten Emissionslinien) tritt bei Sternen nicht auf. Die Strahlung dieser Objekte ist eine Synchrotonstrahlung, die Schwankungen im Bereich von Wochen bis Tagen zeigt, woraus sich Durchmesser der Strahlungsquelle von Lichtwochen bis Lichttage ergeben (vgl. Aufgabe 11, S. 140), für Sterne zu viel, für Galaxien zu wenig. Diese quasistellaren Objekte (kurz: Quasare) zeichnen sich weiterhin durch extrem hohe Rotverschiebungen aus, sind also sehr weit von uns entfernt. Bis zum nächsten und zugleich scheinbar hellsten Quasar mit der Bezeichnung 3C 273 sind es etwa 2 Milliarden Lichtjahre. Hohe Rotverschiebung heißt auch hohe Fluchtgeschwindigkeit. Es stellte sich weiter heraus, dass die Quasare die leuchtkräftigsten Körper im Universum sind. Sie sind bis zu 1000-mal heller als eine große Galaxie. Die Antwort auf die Frage nach der Natur der Quasare ließ längere Zeit auf sich warten. Nachdem hochaulösende Aufnahmen des HST zeigten, dass die Quasare nicht wie Sterne punktförmig, sondern ausgedehnt sind (Abb. 35.1) und Jets von ihnen ausgehen (Abb. 35.2), und nachdem das erste supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Galaxis nachgewiesen wurde, ist die vorherrschende Meinung, dass Quasare supermassereiche Schwarze Löcher im Zentrum von Galaxien sind. Wie schon bei den stellaren Schwarzen Löchern, den Novae und den Supernovae vom Typ I, stürzt auch hier Materie über eine Akkretionsscheibe auf das supermassereiche Schwarze Loch. Dabei wird ein großer Teil der Gravitationsenergie in Strahlungsenergie umgesetzt. Wirken dabei auch starke Magnetfelder mit, wird Synchrotonstrahlung erzeugt. In diesem Modell lässt sich auch erklären, dass der größte Teil der Galaxien, wie auch unsere Galaxis, „ruhig“ ist oder die Helligkeit der Kerne unregelmäßig schwankt: Die Akkretionsscheibe „leidet an Futtermangel“ bzw. die Materie wird ihr mit unterschiedlicher Stärke zugeführt. Abb. 35.1 E HST-Aufnahme eines Quasars in seiner Wirtsgalaxie, 1,4 Milliarden Lichtjahre entfernt Abb. 35.2 E a) HST-Aufnahme eines Quasars (unten rechts) und Galaxien im optischen Bereich b) Exakt korrespondierende Aufnahme durch das Röntgenteleskop Chandra. Man sieht den vom Quasar ausgehenden, weit in den Raum ausgreifenden Jet. E Aufgabe 1 Der Quasar 3C 273 (er hat im 3. Cambridge Katalog die Nummer 273) hat unter den Quasaren mit m = 12,86 die größte scheinbare Helligkeit. Er hat eine Rotverschiebung von z = 0,158. a) Bestimmen Sie die Entfernung von 3C 273. (6,4 · 102 Mpc = 2,1 GLj) b) Wie groß ist die absolute Helligkeit von 3C 273? (ca. –26) c) Zeigen Sie, dass die Leuchtkraft von 3C 273 etwa 2 · 1012 Sonnenleuchtkräfte beträgt. a) b) N u r z P rü fz w e c k e n E ig e n tu m d e s C .C . B u c h n e r V rl g s