Gammablasen-Speisung

In jeder Ausgabe der Zeitschrift Sterne und Weltraum findet sich die Rubrik "Zum Nachdenken". In dieser Rubrik geht es nicht darum eine neue Astrophysik zu entwickeln oder sonst irgendeinen weltbewegenden Gedankengang nachzugehen. Sinn der Sache ist es vielmehr, einen Nachricht aus der Wissenschaft auch mal quantitativ zu betrachten, indem mit einfachen Überschlagsrechnungen die Größenordnungen eines Phänomens erfasst werden. Für Experimentalphysiker ist es selbstverständlich, sich einem Problem auf diese Art zu nähern und ich finde es mutig und gut von der Redaktion, in jeder Ausgabe einen Beitrag so aufzubereiten, dass die Leser zu Überschlagsrechnungen angeleitet werden.

Die "Zum Nachdenken"-Rubrik steht jeweils kostenlos als PDF zur Verfügung. Für das Januarheft hier: Gammablasen-Speisung. Der zugehörige Artikel "Rätselhafte Vergangenheit des galaktischen Zentrums" bleibt allerdings den Heftkäufern vorbehalten. Die Aufgabenstellung ist aber so ausführlich, dass es auch ohne den Artikel geht, zumal die Abbildung oberhalb der Rubrik sehr hilft. Es geht um die Frage, wie aktiv unser galaktischer Kern in der Vergangenheit war. Eine Frage, die sich aufgrund von Messungen des FERMI-Satelliten im Gammastrahlenbereich neu stellt. Die Messungen führen zu dem in der Grafik gezeigten Blasen und die Frage ist, ob deren Energieinhalt durch die Verdauung einer hinreichend großen Sonnenmasse durch das zentrale Schwarze Loch unserer Milchstraße erzeugt werden kann.

Wer nun Lust hat, das durchzurechnen kann seine Resultate mit meinen vergleichen:

• Aufgabe 1: Die gesamte Leuchtkraft einer der beiden Blasen hat den zehntausendfachen Wert der Leuchtkraft unserer Sonne.
• Aufgabe 2: Aus der Größe der Blase und der Geschwindigkeit des Gases ergibt sich ein ungefähres Alter von zehn Million Jahren.
• Aufgabe 3: Der gesamte Energieinhalt einer Blase liegt in etwa bei 2,5 10^45 kJ
• Aufgabe 4: Verdaut das zentrale Schwarze Loch einen massereichen Stern von 50 Sonnenmassen, erzeugt es eine Leuchtkraft von 10^36 Watt. Das Schwarze Loch benötigt also lediglich 80.000 Jahre, um die Energie der Blasen aufzubringen. Die Gammablasen können also wirklich durch Jets aus dem zentralen Schwarzen Loch gespeist worden sein. 

Auch wenn die Rechnungen einfach sind, so führen die riesigen astronomischen Größenordnungen zumindest bei mir garantiert zu Fehlern. Da ich aber auch keine Lust habe, alles zigmal nachzurechnen, würde es mich nicht wundern, wenn ich mich irgendwo in einer Größenordnung vertan habe. Macht es einfach besser als ich. Übrigens: Wer seine Lösung an die Redaktion faxt, nimmt an einem Gewinnspiel teil.