Lighthouses of the Universe - Kosmische Leuchtfeuer

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Vom 6. bis zum 10. August 2001 fand in Garching eine internationale Konferenz mit dem Titel ``Lighthouses of the Universe'' statt. Sie wurde in Zusammenarbeit der Max-Planck-Institute für Astrophysik und für extraterrestrische Physik, der Europäischen Südsternwarte (ESO) und der Universitäts-Sternwarte München organisiert.

Abbildung 1: Während der Konferenz

Der Name ``Lighthouses'' (engl. für Leuchttürme) wird in der Astrophysik gewöhlich nicht benutzt und wurde gewählt, um zu betonen, dass die diskutierten Objekte und Phänomene die hellsten im gesamten Universum sind, und man sie deshalb sogar bei extremen kosmischen Entfernungen beobachten kann. Zu diesen Objekten zählen supermassive Schwarze Löcher, Gammablitze und hochenergetische Ströme heissen Gases (``Jets'').

Zwei grundsätzliche Fragestellungen sind mit diesen Phänomenen verknüpft: Wann und wie sind diese Objekte entstanden, welche Energiequelle speist sie und was passiert am Ende ihrer Entwicklung? Der zweite Fragenkomplex betrifft die Rolle dieser Objekte während der kosmischen Entwicklung. Wie kann man sie nutzen, um mehr über das Universum zu lernen, insbesondere über die ganz frühen Phasen nach seiner Entstehung?

Den theoretischen Erörterungen zur Natur dieser Objekte und Phänomene während der Konferenz stehen erstaunliche und faszinierende neue Beobachtungen mit Instrumenten in der Erdumlaufbahn und auf der Erde gegenüber. Beispiele hierfür sind der Röntgensatellit Chandra, das XMM-Newton Röntgenteleskop, das Very Large Telescope (VLT) der ESO. Mit diesen leistungsstarken Instrumenten kann man Objekte beobachten, wenn sie vor Milliarden von Jahren gerade geboren werden, also zu einer Zeit als das Universum noch sehr viel jünger war als heute. Die Diskussion über diese aufregenden Themen war ausserordentlich lebhaft und hitzig, was nicht sehr erstaunlich ist, handelt es sich dabei doch um Fragen, die an die Grenzen der modernen Astrophysik vorstossen.

Eines der Projekte, die sich im Augenblick schnell zu einem wichtigen kosmologischen Werkzeug entwickeln, ist die Beobachtung entfernter Supernovae vom Typ Ia. Es handelt sich dabei um explodierende Weisse Zwerge, die als sogenannte "Standardkerzen" zur Vermessung kosmischer Entfernungen benutzt werden koennen. Mit den neuesten Beobachtungen lässt sich herausfinden, ob die Ausdehnung des Universums sich beschleunigt oder verlangsamt. Die aktuellen Daten favorisieren eine Beschleunigung, was auf das Vorhandensein des sogenannten Lambda-Terms in den kosmologischen Gleichungen schliessen lässt. Dahinter verbirgt sich eine unverstandene kosmische Energie, die Einstain in seine Gleichungen eingeführt hat um ein stationäres Universum zu beschreiben, dann jedoch wieder verworfen hat, nachdem Hubble die allgemeine Expansion der Galaxien entdeckt hatte.

Besonders beeindruckende Ergebnisse wurden vom Sloan Digital Sky Survey berichtet. Wenn dieser abgeschlossen sein wird, wird er eine detaillierte Karte eines Viertels des gesamten Himmels darstellen, mit den genauen Positionsangaben und absoluten Helligkeiten von mehr als 100 Millionen Himmelsobjekten. Bereits mit den ersten Beobachtungen wurden Quasare mit einer Rotverschiebung von über 6 entdeckt. Diese Quellen bringen uns Licht aus einer Zeit als das Universum erst 1/7 seiner heutigen Ausdehnung hatte. Zu dieser Zeit sind gerade die allerersten kosmischen "Leuchttürme" entstanden. Die Verteilung dieser kosmischen Leuchtfeuer gibt uns Hinweise auf die ungleichförmige Verteilung der Materie im Universum und die Entstehung von grossräumigen Strukturen aus kleinen Anfangsstörungen.

Abbildung 2: Centaurus A: Eine nahegelegene elliptische Galaxie mit einem aktiven Kern. (Bildquelle: Chandra Photo Album )

Hochinteressante theoretische Vorträge befassten sich mit der Entstehung und Entwicklung der allerersten Generation sehr massereicher Sterne im Universum, die für die Bildung der ersten schweren Elemente jenseits von Wasserstoff und Helium verantwortlich waren. Ein weiteres aufregendes Thema waren supermassive Schwarze Löcher mit dem Milliardenfachen der Sonnenmasse, deren Herkunft nicht verstanden ist, und die die hellsten Strahlungsquellen im frühen Universum darstellen. Diese gewaltigen Gebilde im Zentrum auch unserer eigenen Galaxie und ihrer näheren Nachbarn waren in der Vergangenheit sehr aktiv, sind aber heute in einer Art Ruhezustand und geben sehr viel weniger Energie ab. Was ist der Grund dafür? Was hat einst ihre ungeheure Energieproduktion gespeist? Haben sie gierig Materie verschlungen oder stammt die freigesetzte Energie aus der Rotation des Schwarzen Lochs?

Gammablitze haben in den vergangenen Jahren durch die Entdeckung von Afterglows im Röntgenbereich, im Optischen und bei Radiofrequenzen sehr viel Aufsehen erregt. Durch diese länger anhaltende Strahlung, die dem kurzen Gammablitz folgt, konnten die Galaxien identifiziert werden, in denen sich die Quellen der Strahlung befinden. Es hat sich herausgestellt, dass diese Quellen sich in extrem grossen kosmischen Entfernungen befinden. Verschiedenen Modelle wurden in einer eigenen Vortragssitzung vorgestellt und diskutiert. Man beginnt nun, Gammablitze zu benutzen, um über die Sternentstehung und die Bedingungen in ganz jungen Galaxien zu lernen.

Eine Vielzahl weiterer Themen wurden bei der Konferenz behandelt, unter anderem Gravitationslinsen, die Physik der Jets und die Strahlungseigenschaften der energiereichsten kosmischen Objekte bei verschiedenen Wellenlängen, und vieles mehr. Die Tagung war mit über 200 Teilnehmern aus aller Welt ein ausserordentlich grosser Erfolg.

Rashid Sunyaev, Marat Gilfanov, Eugene Churazov


Weitere Informationen:

• siehe Konferenz-Homepage ,