Einfžhrung i n die Astrophysik Teil 1

(0.2 Quasare pro Quadratgrad), aber der Rosetta Stein, der alles erklären könnte, ist nicht dabei. Die Verteilung scheint sehr
isotrop zu sein, Doppelquasare sind selten (falls es sie überhaupt gibt).
Die räumliche Dichte beträgt (bei besonders sorgfältiger, d. h. bei sehr zeitaufwendiger Analyse) etwa ein Quasar pro (100
Mpc) 3 im Intervall z = 1.8 . . . 3.4. Insgesamt sind das etwa 1 · 10 5 Quasare im beobachtbaren Universum, vergleichbar
mit der Anzahl der Galaxienhaufen. Daraus kann ein wichtiger Schluß gezogen werden. Da wir (d. h. die Milchstraße)
selbst zu einem Galaxienhaufen gehören (dem Virgohaufen) und da sich dort keine Quasare befinden, müßen diese eine
Lebensdauer haben, die deutlich unterhalb dem Alter des Universums liegt. Der nächste Quasar (mit z = 0.05) liegt
außerhalb des Virgosuperhaufens und ist etwa 8 · 10 8 Lichtjahre entfernt.
Damit kommt ein neuer Aspekt ins Spiel, die zeitliche Entwicklung von astronomischen Objekten. Quasare scheinen sich
bei z = 2 zu häufen, d. h. sie wurden zu dieser Zeit geboren. Einer Rotverschiebung von z = 2 entspricht ein Alter des
Universums von etwa 1/3 des heutigen Alters für ein nahezu leeres und von etwa 1/5 für einen Kosmos mit kritischer
Dichte. Wir blicken also in den Frühzustand der Strukturbildung des Universums (Kosmogonie) zurück. Die Quasare in
unserer kosmologisch nahen Umgebung sind demnach längst ausgegangen. Was ist aus ihnen geworden?
Zeitlich parallel zu den Beobachtungen geschieht folgendes. Ein Modell wird entwickelt, welches die wichtigsten Beobachtungsdaten
erklärt. Das heute am meisten diskutierte Modell für Quasare hat ein Schwarzes Loch als Zentralmaschine,
welches aus der Akkretion von Sternen oder Gas gespeist wird.
Im günstigsten Fall führt ein solches Modell zu einer neuen Theorie. Neu heißt hier, daß in ihr (beobachtbare) Elemente
enthalten sind, die noch nicht bekannt waren. Das ist das Beeindruckendste und Schönste, was eine Theorie überhaupt
zu leisten vermag: die korrekte Vorhersage eines bisher völlig unbekannten physikalischen Phänomens, welches durch
Beobachtung anschließend bestätigt wird.
Einige berühmte Beispiele der jüngeren Vergangenheit sind (aus der Laborphysik) die neutralen Ströme
(der Weinberg-Salam Theorie) oder das top Quark und (aus der ART) die Lichtablenkung im Schwerefeld
(1918), die (trotz der Gamowschen Theorie noch zufällige) Entdeckung der kosmischen Hintergrundstrahlung
(1965, endgültig 1992) und der Neutronensterne (Vorhersage von Landau bzw. Baade
und Zwicky) in Form von Pulsaren (1967). Ein interessanter Sonderfall ist die Perihelverschiebung der
Merkurbahn: hier wurde lange vergeblich nach einem 10ten Planeten (Vulkan) gesucht, die Erklärung
der Bahnstörung von Merkur folgt aus der ART. Diese wurde aber nicht deshalb entwickelt.
Umgekehrt kann ein Labor Experiment eine völlig neue Theorie erzwingen. Ein berühmtes Beispiel ist
hier die Aufspaltung der Natrium D Linie. Erst die Entdeckung des halbzahligen Spins des Elektrons
lieferte die Erklärung dafür. Einige bekannte Beispiele seien hier (ohne Bewertung der Rangfolge)
aufgeführt: die Paritätsverletzung und die CP-Verletzung. Ferner Supraleitung und Superfluidität. Alle
diese Erkenntnisse finden ihren Niederschlag in der Astrophysik.
Je nach Stand der Forschung kann dabei die Theorie führend sein (wie z. B. die Quantenmechanik bis
zur Entdeckung der Superfluidität und Supraleitung oder wie die ART bis heute) oder das Experiment
bzw. die Beobachtung, was in der Astrophysik praktisch die Norm ist. Zu allen Zeiten haben Astronomen
Objekte beobachtet, die sie nicht verstehen konnten, weil die Theorie dazu noch fehlte. Neueste
Beispiele in der Astrophysik sind die Gammaburst Quellen und einige extreme Supernovae, manchmal
als Hypernovae bezeichnet und in der Kosmologie Dunkelmaterie und Vakuumenergie.
• ANMERKUNG
Allgemeine Regeln zum Auffinden neuer Theorien oder neuer Objekte gibt es nicht. Die Geschichte lehrt, was nützlich sein
kann:
Baden:
Archimedes entdeckte den Auftrieb beim Baden. Sein Modell vom Kosmos war eine Scheibe, die auf dem Wasser
schwimmt. Damit das Wasser nicht wegfließt, postulierte er einen Rand.
Kirchbesuch:
Galilei fand die Pendelgesetze beim Betrachten des schwingenden Kirchleuchters.
Gartenbesuch:
Newton fand die Gravitationsgesetze durch einen fallenden Apfel im Garten seiner Tante.
Spaziergang (insbesondere über Brücken)
Euler entdeckte dabei das Königsberger Brückenproblem.
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