KOSMISCHES PUZZLE„RÖNTGENHINTERGRUND“

Röntgensatellit ROSAT liefert neue Erkenntnisse zur Entstehung der Galaxien

Ein Blick in den Sternenhimmel ist auch ein Blick in die Vergangenheit: Das Licht des Sirius braucht beispielsweise neun Jahre bis es auf der Erde eintrifft. Je weiter ein Stern entfernt ist, desto„älter“ ist sein Licht bei Erreichen der Erde. Das gilt nicht nur für sicht­bares Licht, sonder für elektromagnetische Wellen überhaupt, von Radiowellen bis hin zu Gammastrahlen. Allerdings läßt die Erdatmosphäre im wesentlichen nur Radiowellen und sichtbares Licht durch, nicht aber die kurzwelligere Röntgenstrahlung. Diese lie­fert jedoch Aufschluß über Objekte, in denen höchste Temperaturen, extrem energeti­sche Teilchen oder superstarke Magnetfeder herrschen. Röntgenstrahlung läßt sich nur mit Teleskopen und Detektoren vermessen, die außerhalb der Erdatmosphäre stationiert sind, so wie der Röntgensatellit ROSAT, der seit Mitte 1990 die Erde umrundet.

ROSAT durchmusterte nicht nur den gesam­ten Himmel im„weichen“ Röntgenbereich, sondern riskierte auch den bisher„tiefsten“ Blick in den Röntgenhimmel überhaupt: Er lokalisierte Quellen am Rand des Univer­sums in rund 10%” km Entfernung von der Erde. Fällt Röntgenstrahlung jener Quellen auf den Detektor von ROSAT, so ist sie circa zehn Milliarden Jahre durch das Universum unterwegs gewesen. Prof. Dr. Günther Hasinger, Direktor des Astrophysikalischen Instituts Potsdams und Professor für extraga­laktische Astrophysik und Kosmologie an der Universität Potsdam, gehört zu dem interna­tionalen Team von Astrophysikern, die diese Daten auswerten und so einen Blick auf die stürmische Jugend des Weltalls werfen. Wie ein kosmisches Puzzle konnten sie eine Rei­he von Beobachtungen zu einem neuen Bild über die Bildung der Galaxien vor mehr als zehn Milliarden Jahren zusammensetzen. Das erste Puzzleteil fanden die Astrophysi­ker, als sie die sogenannte Röntgenhinter­grundstrahlung untersuchten. Welche Ob­jekte oder Prozesse diese Überlagerung schwacher Röntgenstrahlung aus allen Himmelsrichtungen verursachen, war bis dahin nicht bekannt. Tatsächlich zeigten die ROSAT-Daten, zusammen mit Messungen am Keck-Teleskop in Hawai, daß diese dif­fuse Strahlung überwiegend von weit ent­fernten aktiven Galaxien kommt. Zu den aktiven Galaxien gehören Quasare, die leuchtkräftigsten Objekte des

Universums, Radiogalaxien, Seyfert-Calaxien, Blazare und andere auffällige Objekte. Mittler­weile deutet vieles darauf hin, daß all diese Erscheinungen durch den gleichen Mecha­nismus hervorgerufen werden: Ein Schwar­zes Loch im Zentrum einer Galaxie, das mit seinem extremen Gravitationsfeld Materie aus seiner Umgebung aufsaugt. Beim Zu­strudeln auf das Schwarze Loch heizt sich die Materie auf mehrere Millionen Grad auf und sendet dabei Röntgenstrahlung ins All. Von der Erde aus erscheinen diese Objekte unter­schiedlich, weil wir sie unter verschiedenen Blickwinkeln sehen. Die Quasare zeichnen sich durch einen besonders üppigen Materie­Nachschub aus, wodurch sie sehr viel heller sind als andere aktive Galaxien.

Ist die Auflösung des Röntgenhintergrundes an sich schon ein Erfolg, so zogen Hasinger und seine Kollegen aus dem Ergebnis noch weitaus mehr Informationen.„In der Frühzeit des Universums“, kommentiert Hasinger; „saß in fast jeder Galaxie ein fressendes Schwarzes Loch“. In circa zehn Milliarden Lichtjahren Entfernung, also vor zehn Milli­arden Jahren, gab es rund tausend mal so viele Quasare wie vor einer Milliarde Jahren. Allerdings existierten, bezogen auf die jewei­lige Gesamtzahl, damals wie heute genauso viele schwach leuchtende, mäßig helle oder extrem helle aktive Galaxien. Nach Hasingers Interpretation folgt darum, daß immer wieder Galaxien aktiviert werden, während andere sich„abschalten“.

Dies paßt auch zu einer Reihe anderer Beob­achtungen, die darauf hindeuten, daß die meisten oder sogar alle Galaxien ein Schwar­zes Loch besitzen. Prinzipiell kann also fast jede Galaxie aktiviert werden, zum Beispiel durch Zusammenstoß zweier nicht aktiver Galaxien, deren Schwarze Löcher ihre nähe­re Umgebung vollständig leergefressen ha­ben. Durch die Kollision werden ihre Sterne aus der Bahn geworfen und können in den Sog eines der Schwerezentren gelangen, welches dadurch wieder Nahrung erhält. Da das Universum in seiner Frühzeit sehr viel kompakter war als heute, kam es damals sehr viel häufiger zu Zusammenstößen. Dies er­klärt auch die Beobachtung, daß es in der Frühzeit offenbar mehr aktive Galaxien und Quasare gab. Was aber setzte den ganzen Prozeß in Gang? Nach der bisherigen Vorstel­lung bildeten sich nach dem Urknall zunächst kleine kugelförmige Gaswolken, aus denen bis zu einer Million Sterne„ausflockten“. Erst

als diese ersten Sonnen verlöschten und ih­rer eigenen Schwerkraft nicht mehr standhal­ten konnten, stürzten sie zu unendlich dichten Schwarzen Löchern zusammen. Die ROSAT­Daten aber lieferten Hasinger und seinen Kollegen einen Puzzlestein, der in dieses Bild nicht paßt. Sie zeigten nämlich, daß die Popu­lation aktiver Galaxien zu einem Zeitpunkt maximal war, zu dem die Sternbildung noch lange nicht ihren Höhepunkt erreicht hatte. Es ist somit gut möglich, daß es bereits vor dem ersten Stern schon Schwarze Löcher gab. So könnte sich nach dem Urknall auch ein Teil der Materie zu So enorm großen Sternen zu­sammengeballt haben, daß diese von Anfang an, ihrer eigenen Schwerkraft nicht standhal­ten konnten und schnell zu Schwarzen Lö­Cchern zusammenfielen. Diese waren dann die Keime für die Galaxienbildung, zogen die restliche Materie an sich heran, die dann im­mer stärker verdichtet zu Sternen„krnistallisier­te“. Aus diesen Sternen bildeten sich um das Zentrum herum die ersten Galaxien. Einige Unsicherheiten gibt es bei dieser Interpreta­tion des Röntgenhintergrundes noch. So hat ROSAT nur die weiche, energiearme Rönt­genstrahlung gemessen, wohingegen die Röntgenhintergrundstrahlung ihren größten Anteil bei höheren Energien hat. Wichtige In­formationen fehlen daher. Die nächste Gene­ration von Röntgensatelliten(der europäische XMM und der amerikanischen AXAF) soll bis zum Jahr 2000 gestartet sein und bei zehnfach höheren Energien messen. Diese Röntgen­strahlung im harten Bereich wird kaum von in­terstellaren Staubwolken absorbiert und da­her Informationen liefern, die die neuen Hy­pothesen entweder stützen oder umwerfen könnten. ade

Annes ASS

Sekretarlats- und

Schreihservice

Bewerbungsunterlagen Diplomarbeiten und sonstige Schreibarbeiten

zuverlässig, schnell und preiswert

Rufen Sie an unter: Telefon 0 33 27/7 69 48

PUTZ 7/98

Seite 19