Produziert das galaktische Zentrum die meisten Leuchtkräfte?

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5 Antworten

Hey Panda16,
Die intensive Leuchtkraft des Zentrums einer Galaxie ist aufgrund der enormen Konzentration von Sternen bzw sogar mehreren Sternenhaufen wahrzunehmen. Das hat erstmal nichts mit dem schwarzen Loch zu tun auch wenn dies zur Bildung dieser intensiven Konzentration von Sternenhaufen natürlich massiv beigetragen hat.
Anders in Quasaren, dort ist tatsächlich die im sichtbaren Lichtwellenbereich leuchtende Akkretionsscheibe um das SL als eben starke Lichtquelle zu vernehmen.
Strenggenommen sind aber die Zentren der Galaxien nicht unbedingt die leuchtkräftigsten Bereiche im Universum. Eine Supernova z.B eines sehr massereichen Sternes kann im Moment der Explosion eine gesamte Galaxie mit Leichtigkeit komplett überblenden.
LG

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Hallo Panda16,

die Astrophysik stand lange Zeit vor einem Rätsel, als es um die Frage ging, was sich denn eigentlich typischerweise im Zentrum einer Galaxie vorfinden lässt. Es war ohnehin schwierig genug, auf Distanzen von mehreren zig Millionen Lichtjahren noch ein hinreichend präzises Auflösungsvermögen zu erreichen um auch differenziert feststellen zu können, was eigentlich weit weg von uns so alles anzutreffen ist. Erst Beobachtungen an unserer eigenen Galaxie, genauer an derem Zentrum, führten in den letzten Jahrzehnten langsam Licht ins Dunkle.

Über die erstmalige Entstehung von Galaxien im Universum wird noch heute leidenschaftlich diskutiert. Mittlerweile gilt eine Zeit von 200 Millionen Jahren nach dem Urknall, als anerkannter Richtwert. Galaxien entstanden, indem riesige Mengen an Wasserstoffgas, in die Gravitationspotenziale der Dunklen Materie einfielen. Man kann das mit einem Schlagloch auf der Straße vergleichen, das repräsentativ für das Potenzial steht. Der von außen einfallende Regen würde dann die Funktion des Gases übernehmen.

Wichtig zu wissen ist nun, dass ein solches Potenzial, ein lokales Maximum besitzt. Es gibt, um es mit anderen Worten zu formulieren, einen Raumpunkt an dem das beteiligte Gravitationsfeld am stärksten ist. Nach außen hin, fällt es dann schließlich proportional zum Quadrat des Radius ab.

Wichtig ist das, weil sich die einfallenden Gasmassen unter der Vorgabe eines klar definierten Potenzials mit Maximum, wesentlich anders verhalten als ohne. Es treten lokale Instabilitäten in den Gasmassen auf, die durch das Gravitationsfeld bedingt werden, und gleichzeitig zur Strukturbildung in der Protogalaxie führen. 

Die ersten und auch massereichsten Sterne einer Galaxie, entstehen grundsätzlich immer im Zentrum, weil dort das Gravitationspotenzial am aller tiefsten ist. Foglich hat dieses Maximum dann auch zur Konsequenz, dass die Stern- und Materiedichte um den Kernbereich einer solchen Galaxie wesentlich größer ist, als in den anderen Bereichen. Die Folge --> Die Galaxie strahlt dort auffällig hell.

Wir reden gerade über optisch sichtbare Strahlungsemissionen. Ein weiterer Faktor der zur Strahlungsverstärkung und damit auch zur Leuchtkrafterhöhung im galaktischen Zentrum mitspielt , und der ist vermutlich auch in der Doku zum Ausdruck gekommen, ist der Prozess der sogenannten Akkretion. 

Denn durch die Feststellung, dass sich im Zentrum fast jeder Galaxie wohl ein supermassereiches Schwarzes Loch aufhält, ist das galaktische Zentrum diesem Strahlungsprozess unenthaltsam unterworfen. Zumindest wenn die Voraussetzungen dafür geschaffen werden.

Befindet sich im Zentrum einer Galaxie, ein sehr schweres supermassereiches Schwarzes Loch, und ist gleichzeitig noch Gas in der unmittelbaren Nähe vorhanden, dass von Außen langsam zirkulär ins Zentrum eingeführt wird, so wird sich um das Schwarze Loch herum eine riesige Scheibe aus Gas und Staub bilden. Dort kommt es zu einer Vielzahl an hochenergetischen Strahlungsprozessen, bei denen die Bewegungsenergie der beteiligten Teilchen sukzessiv in Strahlungsenergie umgesetzt wird. Das Leuchten der Akkretionsscheibe und die Akkretionsprozesse selber, bei denen die Materie ohne Drehimpuls auf das Loch einfällt, tragen ggf. zusätzlich zur Erhöhung der Leuchtkraft im galaktischen Zentrum bei. Auf die Details gehe ich aber nicht mehr ein.

Im Wesentlichen sind es zwei Faktoren, die die Helligkeitsverteilung einer galaktischen Scheibe im Zentralbereich beeinflussen:

1. Die Sterndichte im Zentrum ist aufgrund des starken Potenzials überdurchschnittlich groß

2. Ggf. steuern Strahlungsprozesse die auf Energieumwandlungen beruhen, ebenfalls zur Emission bei.

Wieso ist letztlich aber im Bezug auf Punkt 2 von gegebenfalls die Rede? 

Nicht jede Galaxie besitzt die Voraussetzungen für den hiermit beschriebenen Typus. Astrophysiker nennen Galaxien, die durch den 2. Punkt charakterisiert werden können im allgemeinen ,,aktive galaktische Kerne" (kurz: AGN). Ein Extremfall dieser AGN's sind sogenannte Quasare, deren Umwandlung von Masse in Energie im Bulge, also dem Zentralbereich so hoch ist, dass sie wohlmöglich kurzfristig die hellsten Objekte des Universums sein können.

Im Übrigen schließt es sich nach dieser Antwort überhaupt nicht aus, dass das Zentrum einer Galaxie überdurchschnittlich viel Strahlung emittiert und sich dort ein supermassereiches Schwarzes Loch befindet. Emittiert, wird die Strahlung nämlich ja nicht vom Loch selber, sondern von der umliegenden Akkretionsscheibe, in der Reibungsprozesse Strahlungsemission begünstigen.

Lg Nikolai ;)

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Kommentar von Abahatchi
14.03.2016, 22:54

Es war ohnehin schwierig genug, auf Distanzen von mehreren zig Millionen Lichtjahren noch ein hinreichend präzises Auflösungsvermögen zu erreichen um auch differenziert feststellen zu können,

Naja, in meiner "Jugend" lag es einfach daran, dasz der Blick generell durch Nebel usw. zum Inneren der Galaxie versperrt war. Da gab es einfach keinen Durchblick, unabhängig von der Auflösung. Nun, heute gibt es ja viel mehr Möglichkeiten und man kann die verschiedenen Spektren des Lichtes viel differenzierter nutzen.

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Kommentar von Abahatchi
14.03.2016, 22:56

Man kann das mit einem Schlagloch auf der Straße vergleichen, das repräsentativ für das Potenzial steht. Der von außen einfallende Regen würde dann die Funktion des Gases übernehmen.

Das ist aber sehr vereinfacht dargestellt. Das muszt ich mir zweimal durchlesen.

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Kommentar von Abahatchi
14.03.2016, 23:01

die Akkretionsprozesse selber, bei denen die Materie ohne Drehimpuls auf das Loch einfällt,

"fast ohne", denn ohne jeglichen Drehimpuls, das wäre dann wohl eher von thetischer oder rechnerischer Überlegung.

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Langsam - Du bringst da einige Sachen durcheinander:

Zum einen hat jede Galaxie ein ziemlich schweres Schwarzes Loch im Zentrum. Und das ist zuerst einmal auch tatsächlich schwarz und leuchtet nicht.

Um dieses Schwarzen Loch drumherum dreht sich eine mehr oder weniger große Wolke aus Gas, Staub, Sternen und weiteren kleinen schwarzen Löcherns - die Akkretionsscheibe, aus der Materie in das Loch hineinfällt und dabei erhitzt wird und anfängt in allen möglichen Frequenzbereichen zu strahlen.

Und das "mehr oder weniger groß" ist hier der Knackpunkt.

In unserer Milchstrasse ist diese Wolke sehr klein - faktisch nicht vorhanden. Darum ist es auch immer noch so schön dunkel, wie man das von einem handelsüblichen massereichen Schwarzen Loch erwartet.

In anderen Galaxien ist diese Wolke hundertmal oder tausendmal größer. Darum fällt auch viel mehr Materie pro Zeiteinheit ins Loch hinein und das ganze leuchtet darum auch viel heller. Heller als Tausend Sonnen.

Wäre die Wolke in unserer Galaxie so groß, gäbs keine dunklen Neumondnächte mehr.

Und dann gibt es sogar Galaxien, in denen diese Scheibe so intensiv funzelt, daß sie das Licht aller 100Mrd Sterne dieser Galaxie überstrahlt.

Gottseidank nur sehr selten und Gottseinocheinmalgedankt ziemlich weit weg da draußen. So weit weg, das wir die eigentliche Galaxie gar nicht mehr sehen können. So rotverschoben ist die. Aber dieses Licht von der Scheibe, das sieht man in den Teleskopen.

Die Dinger nennt man dann Quasare. Da werden Energiemengen in einer Größenordnung umgesetzt, von der du dir nicht auch nur die geringste Vorstellung machen kannst.

Wäre unsere Galaxie ein solcher, dann wäre es Taghell draussen auch nachts und jedes Lebewesen im Umkreis von 100.000 Lichtahren wäre innerhalb weniger Stunden durch die Strahlung sterilisiert. In einer solchen Galaxie kann kein biologisches Leben entstehen.

Worauf ich mit dem ganzen hinaus will ist:
Nicht das Schwarze Loch leuchtet sondern das Drumherum leuchtet.
In manchen Galaxien mehr in anderen weniger.
In manchen richtig heftig und in manchen garnicht.

In unserer garnicht

Gottseidank.

Sonst gäbs dich und mich nicht.

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Die erhöhte Leuchtkraft im Zentrum der meisten Galaxien stammt schlichtweg von der geballten Masse an Sternen die dort auf verhältnismäßig engem Raum um ein vermutetes SM-Schwarzes Loch kreisen.

An anderen Orten ist die Verteilung von Sternen weniger dicht, darum wird von dort im Verhältnis weniger Licht abgestrahlt.

Ein SM-Schwarzes Loch im galatischen Zentrum ist in vielen Fällen inaktiv, also gibt es oft auch keine Jets, die evtl. selbst noch zur Gesamtleuchtkraft beitragen. Das Schwarze Loch hat also nicht direkt mit der erhöhten Leuchtkraft zu tun.

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Im Zentrum unserer Milchstrasse ist es am hellsten, und es befindet sich ein supermassives Loch im Zentrum - beides stimmt. 

Das schwarze Loch ist allerdings winzig im Vergleich zur ganzen Galaxie - sogar unseres, das keins von der kleinen Sorte ist, ist kleiner als unser Sonnensystem. Deshalb widersprechen sich beide Aussagen nicht.

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