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Plasmadynamik: Galaktische Getriebe

Riesige Schwarze Löcher inmitten von Galaxien sind durch Rückkopplungseffekte eng mit ihrer Umgebung verbunden. Die Zusammenhänge könnten der Schlüssel zur Sternentstehung und zu weiteren Vorgängen sein – auch in der Milchstraße.
Die aktive Galaxie Hercules A zeigt spektakuläre Jets

Als am 12. Mai 2022 das erste Bild des Schwarzen Lochs im Herzen der Milchstraße enthüllt wurde, schien die Aufnahme zunächst das zu untermauern, was Fachleute erwartet hatten. Das supermassereiche Schwarze Loch in der Milchstraße existiert, es rotiert, und es gehorcht Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie. Doch bei ­näherer Betrachtung ist längst nicht alles so eindeutig.

Anhand der Helligkeit des donutförmigen Lichtflecks lässt sich abschätzen, wie viel Materie in das als Sagit­tarius A* bezeichnete Objekt stürzt. Und das ist erstaunlich wenig. Letztlich fällt bloß ein Tausendstel des Gases aus dem intergalaktischen Medium, das von jenseits der Milchstraße in ihre Zentralbereiche strömt, bis hinein in das Schwarze Loch. Die Kosmologin Priyamvada Natarajan von der Yale University in New Haven vergleicht die Galaxis mit einem verstopften Duschkopf, aus dem es nur noch spärlich tröpfelt. »Das offenbart ein riesiges Problem«, bemerkt sie. »Wohin fließt das Gas? Wie versickert die Strömung? Offensichtlich verstehen wir die Prozesse rund um das Wachstum Schwarzer Löcher noch nicht ausreichend.«

Zwischen vielen Galaxien und den Schwarzen Löchern in ihren Zentren besteht eine enge, dynamische Beziehung. Das wurde im Lauf der letzten Jahrzehnte immer klarer …

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Spektrum - Die Woche – Denken Sie rational?

Wie widerstehen Sie Denkfehlern? Rationales Denken ist mehr als Logik und Intelligenz – und oft harte Arbeit. In dieser Ausgabe zeigen wir, wie Sie falschen Schlüssen entgehen. Außerdem: Warum ist die Milchstraße verkrümmt und wie fällt die erste Bilanz zur Cannabis-Teillegalisierung aus?

Sterne und Weltraum – Raumzeit: Experimente zur Quantennatur

Die Relativitätstheorie Albert Einsteins ist das Meisterwerk zur Beschreibung der Schwerkraft. Seit Jahrzehnten steht aber die Frage im Raum, ob die Gravitation auf submikroskopischen Längenskalen modifiziert werden muss. Gibt es quantenhafte Austauschteilchen, die Gravitonen? In unserem Titelbeitrag stellen wir Überlegungen vor, wie man experimentell eine Quantennatur der Raumzeit testen könnte. Im zweiten Teil unseres Artikels zur Urknalltheorie beleuchten wir alternative Ansätze zur Dunklen Energie: das Local-Void- und das Timescape-Modell. Außerdem: Teil zwei unserer Praxistipps für die Astrofotografie mit dem Smartphone – Mond und Planeten im Fokus, die Ordnung im Chaos des Dreikörperproblems und woher stammen erdnahe Asteroiden?

Spektrum der Wissenschaft – Eine Theorie von allem: Lassen sich Quantenphysik und Schwerkraft vereinen?

Lassen sich Quantenphysik und Schwerkraft vereinen? In der aktuellen Ausgabe der PMT haben wir Beiträge für Sie zusammengestellt, in denen Forscherinnen und Forscher über die Ergebnisse ihrer Suche nach einer fundamentalen Theorie unserer Welt berichten. Entstanden ist eine erkenntnisreiche Sammlung an Beiträgen über die Quantennatur der Raumzeit, denkbaren Experimenten zum Nachweis von Gravitonen, Schwarzen Löchern, der Theorie der Quantengravitation, teleparalleler Gravitation und vielem mehr. Lesen Sie, welche Fortschritte es in den letzten Jahren gab, die Gesetze der Quantenwelt mit den geometrischen Konzepten von Raum und Zeit zu vereinigen, und welche Hürden dabei noch zu überwinden sind.

  • Quellen

Kruijssen, J. M. D. et al.: Kraken reveals itself - the merger history of the Milky Way reconstructed with the E-MOSAICS simulations. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 498, 2020

Malhan, K. et al.: The Global Dynamical Atlas of the Milky Way mergers: Constraints from Gaia EDR3 based orbits of globular clusters, stellar streams and satellite galaxies. The Astrophysical Journal 926, 2022

Roberts, S. R. et al.: Towards self-consistent modelling of the Sgr A* accretion flow: Linking theory and observation. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 466, 2017

Yang, H.-Y. K. et al.: Fermi and eROSITA bubbles as relics of the past activity of the Galaxy’s central black hole. Nature Astronomy 6, 2022

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