Einfžhrung i n die Astrophysik Teil 1

58 KAPITEL 1. GEOMETRIE
Die Quellen leuchten im Röntgenbereich, weil sie akkretieren, jedenfalls ist das der Normalfall. Materie,
die auf Weiße Zwerge oder Neutronensterne fällt, wird spätestens an ihrer Oberfläche gestoppt und
bringt diese zum Leuchten. Die Eddingtonsche Grenzleuchtkraft für Sterne ist die maximale Leuchtkraft,
bei der Teilchen der Masse mH noch gravisch an der Oberfläche gelangen können:
LEdd = 4πGmHMc
= 10 4.5
� �
M
L⊙ = 1.3 · 10 38
� �
M
mH erg s−1 (1.97)
σT h
M⊙
Akkretiert wird Wasserstoff (Masse mH) und typische Temperaturen, die dabei entstehen, sind einige
keV für Neutronensterne. Ein Schwarzes Loch hat aber keine Oberfläche, deshalb muß hier die
Strahlung aus der Akkretionsscheibe stammen.
Eine eher lästige Erfahrung, die man gleich zu Beginn der Röntgen-Astronomie gemacht hat, war die,
✤daß
manche Quellen ✜eine
Zeit lang sehr stark sein können, anschließend aber nicht mehr nachweisbar
sind. Dies stand im krassen Gegensatz zu dem, was man vom optischen Verhalten
Wer zu spät kommt,
von Sternen gewohnt war und kam auch bei Radio Sternen bis dahin kaum vor. Da
den bestraft das
Leben.
die ersten Beobachtungen mit Ballonen oder Raketen gemacht wurden, bedeutete
M. Gorbatschow das für den Beobachter, daß alles umsonst war, wenn der Start außerhalb des Zeit-
✣
✢fensters
lag. Ein bekanntes Beispiel ist hier Her X-1, eine Bedeckungsveränderliche
mit Präzession.
Eine weitere neue Klasse von Röntgen Punktquellen, galaktisch und extra galaktisch, wurde erst relativ
spät, von ROSAT, entdeckt: die supersoft Röntgensterne, mit riesiger Leuchtkraft (Lx = 5 · 1038 erg
s−1 ), aber mit Spektren im Bereich von 20 bis 60 eV. Bei ihnen könnte es sich um akkretierende Weiße
Zwerge (mit massivem Begleiter) handeln.
Die bisher entdeckten Punktquellen gehorchen dem Gesetz der Malmquist Verfälschung: je weiter
entfernt, desto leuchstärker sind sie (Super Eddington Leuchtkräfte mit Lx > 1038 erg s−1 ).
Zu den ausgedehnte Quellen in der Milchstraße gehören die Supernova Überreste. Viele liegen um
die galaktische Ebene herum, mit Leuchtkräften von etwa Lx = 1 · 1035 erg s−1 bis Lx = 5 · 1038 erg s−1 (Cas A). Ein wichtiger Beitrag der Röntgen-Astronomie war (mit ROSAT), bisher unentdeckte
Supernova Überreste gefunden zu haben. Allerdings wurde kein wirklich junger (viel jünger als Cas
A) Supernova Überrest gefunden.
Zu den ausgedehnten, leuchtstarken Röntgen Quellen gehören besondere Typen von Galaxien (AGN)
und, erstaunlicherweise, ganze Galaxienhaufen. Bei normalen Galaxien
kommt die Strahlung vornehmlich aus dem Kern und den
Supernova Überresten.
Um die Galaxien herum (in der Korona) hat man eine ausgedehnte,
thermische Halo Strahlung gefunden, die auch in Galaxienhaufen
nachgewiesen werden kann. Sie stammt von einem extrem
dünnen, heißen Elektronengas. Die dazu (aus Neutralitätsgründen
gehörenden) Protonen haben eine Masse, die mit der der gesamten
Galaxie vergleichbar ist. Diese Intergalactic Matter (IGM), oder
von uns auch mit Intracluster Gas bezeichnet, liefert auch wertvolle
Information über die Chemie der Korona. Die Daten der Tabelle
stammen vom Einstein Satelliten.
Zum Umrechnen: L38 = 1038 erg s−1 Weitere Daten der Lokalen Gruppe
Name D Lopt L38
kpc L⊙ erg s
entspricht der Eddington
−1
MWG 8 2.5 · 10 10 30
LMC 50 3 · 109 66
SMC 57 6 · 108 0.6
M31 770 4 · 109 360
M32 710 3 · 108 0.5
M33 730 2.5 · 10 10 110
Tab. 1.20: Die Lokale Gruppe
Leuchtkraft eines Sterns mit einer Sonnenmasse, L = 2.5 · 104L⊙. Setzt man den Wirkungsgrad mit
0.1 der Ruhmassenenergie an, dann entspricht dieser Leuchtkraft eine Massen-Akkretionsrate ˙ M von
˙M = 1018 g s−1 , das sind etwa ˙ M = 10−8M⊙ yr−1 .
Mit der Röntgen-Astronomie beginnt die hektische Phase der Astronomie. Als Paradigma hat sich
herausgestellt: Je höher die Energie, desto kürzer die Zeitspanne, in der sie vom Beobachter nachgewiesen
werden kann. Die entscheidende Beobachtungs Größe für solche Kurzzeitphänomene hat im
M⊙