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Masse eines Schwarzen Lochs

17.05.2016

Supermassive Schwarze Löcher existieren im Zentrum vieler Galaxien, von denen einige Milliarden von Sonnenmassen haben. Bei der Untersuchung der Entwicklung von Galaxien achten Astrophysiker besonders auf das Verhältnis der Masse einer Galaxie zur Masse eines Schwarzen Lochs.

Um die Masse eines supermassiven Schwarzen Lochs zu bestimmen, muss die Stärke seines Gravitationseinflusses auf die umgebenden Sterne und Gas- und Staubwolken gemessen werden. Dazu untersuchen sie deren Bewegung in unmittelbarer Nähe des Schwarzen Lochs, denn in beträchtlicher Entfernung davon leisten andere Sterne und dunkle Materie einen großen Beitrag zur Gravitation. Schließlich ist ein Schwarzes Loch trotz seiner gigantischen Masse im Maßstab einer Galaxie nur ein Sandkorn im Zentrum, sein Anteil an der Gesamtmasse der Galaxie übersteigt nicht ein Prozent.

In unserer Galaxie sind leistungsstarke bodengestützte Teleskope mit adaptiver Optik in der Lage, einzelne Sterne in der Nähe ihres Zentrums abzubilden und ihre Bahnen im Laufe der Zeit genau zu verfolgen. Andere Galaxien sind zu weit entfernt, um die Bewegung einzelner Sterne zu erkennen. Daher ist die genaue Messung der Massen von Schwarzen Löchern selbst für die leistungsstärksten Teleskope auf der Erde oder im Weltraum eine schwierige Aufgabe.

Mit dem Radioteleskop ALMA, das sich in der chilenischen Atacama-Wüste in einer Höhe von mehreren Kilometern befindet, konnten Astronomen die Bewegung einer Scheibe aus kaltem interstellarem Gas genau untersuchen, die das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie NGC 1332 umschließt, aus der ALMA besteht 66 separate Radioteleskope in einem einzigen Radiointerferometer kombiniert. Heute ist es das größte bodengebundene Radioteleskop. Es ermöglichte, Details der Struktur der Scheibe in der Größenordnung von 16 Lichtjahren zu unterscheiden und die Rotation der Scheibe innerhalb der "Einflusssphäre" des Schwarzen Lochs zu messen - einem Bereich mit einem Radius von etwa 80 Lichtjahren - Jahren, wo seine Schwerkraft herrscht.

Die Gasgeschwindigkeit wurde durch den Doppler-Effekt im Emissionsspektrum von Kohlenmonoxid (CO) gemessen. Die untersuchte Gasscheibe ist von der Seite sichtbar, daher bewegt sich eine Hälfte von uns weg und die Strahlungswellenlänge nimmt dadurch zu - sie "färbt sich rot", die andere nähert sich dagegen und die Strahlungswellenlänge nimmt ab "dreht sich blau". Durch den Grad der Frequenzänderung können Sie die Bewegungsgeschwindigkeit berechnen. Auf ähnliche Weise wird die Geschwindigkeit des Autos mit dem Radar bestimmt. Die gemessenen Geschwindigkeiten in einigen Bereichen der Scheibe überstiegen 500 Kilometer pro Sekunde.

Durch den Vergleich der Daten mit Simulationsergebnissen haben Astronomen berechnet, dass das Schwarze Loch im Zentrum von NGC 1332 eine Masse hat, die 660 Millionen Mal so groß ist wie unsere Sonne (plus oder minus zehn Prozent). Das ist etwa die 150-fache Masse des Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße. Dies ist eine der bisher genauesten Messungen der Masse eines Schwarzen Lochs.

Frühere Studien von NGC 1332 durch Boden- und Weltraumteleskope haben sehr unterschiedliche Schätzungen für die Masse des Schwarzen Lochs ergeben, die zwischen 500 Millionen und 1,5 Milliarden Sonnenmassen liegen.

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Sofortiges Aufladen des Akkus 31.07.2013

Das amerikanische Automobilunternehmen Tesla Motors, das sich auf die Produktion von Elektrofahrzeugen spezialisiert hat, kennt einen Weg, die Ladezeit einer Elektroautobatterie auf 5 Minuten zu reduzieren. JB Straubel, Chief Technical Officer von Tesla Motors, sagte Technology Review darüber. Im September 2012 führte Tesla Motors Tesla Supercharger ein, die zum Laden des Model S und neuerer Elektrofahrzeuge entwickelt wurden und es ermöglichen, den Akku in 30 Minuten zur Hälfte aufzuladen. Bis Mai 2013 hatte das Unternehmen diese Zeit auf 20 Minuten reduziert. Jetzt behauptet Strobel, dass diese Zeit deutlich verkürzt werden kann.

Das neue Verfahren hat nichts mit dem Verfahren zu tun, eine leere Batterie durch eine neue geladene Batterie zu ersetzen. Das Unternehmen führte diese Methode des „Auftankens“ im vergangenen Monat ein, da es der Ansicht war, dass es für den Besitzer eines Elektroautos einfacher wäre, die Batterie zu wechseln, als zu warten, bis sie aufgeladen ist. Das Problem ist jedoch nicht nur das Warten, sondern Tatsache ist, dass die Batterien, mit denen Tesla Motors seine Autos ausstattet, im Vergleich zu Wettbewerbern die dreifache Kapazität haben.

Um das Ladeverfahren in 5 Minuten zu beherrschen, ist eine ganze Reihe von Tätigkeiten notwendig. Und vielleicht liegt das in erster Linie daran, dass Tesla Motors alle notwendigen Technologien und Geräte zum Aufladen von Elektrofahrzeugen eigenständig entwickelt.

Zunächst wird es notwendig sein, die Kapazität der Ladestationen von Tesla Motors zu erhöhen. Der heute am weitesten verbreitete Hochgeschwindigkeits-Ladestandard ist der japanische CHAdeMO. Die Station mit einer Leistung von 50-100 kW ermöglicht es Ihnen, die Batterie eines Elektroautos in 80-15 Minuten zu 30% aufzuladen. Im Oktober 2012 wurde ein weiterer Standard entwickelt - die Organisation SAE International wurde ihr Autor. Es impliziert die Verwendung einer Leistung von 100 kW.

Die Leistung der Tesla Supercharger-Stationen beträgt 120 kW, und die Verkürzung der Batterieladezeit wird eine weitere Steigerung dieser Leistung erzwingen. Darüber hinaus wird es notwendig sein, das Design der Ladegeräte zu ändern. So wird beispielsweise die Umwandlung von Wechsel- in Gleichspannung zum Laden der Batterie jetzt durch im Auto befindliche Gleichrichter durchgeführt. Für superschnelles Laden müssen Gleichrichter außerhalb, an der Station selbst, platziert werden.

Beschleunigtes Laden kann zu einer Überhitzung der Batterie führen, daher ist es notwendig, ein System zur Überwachung der Temperatur und Spannung der Batterie zu entwickeln, das diese durch automatische Anpassung der Ladeparameter vor Überhitzung schützen kann. „Um eine Batterie so schnell zu laden, müssen alle Komponenten perfekt harmonieren“, so Strobel.

Schließlich wird die hohe Leistung der Ladestationen das Unternehmen dazu zwingen, sie mit zusätzlichen Energiequellen auszustatten – Sonnenkollektoren und Windgeneratoren.

Tesla Motors plant, in naher Zukunft in Kalifornien die erste derartige Station zu testen, die es ermöglichen wird, die Batterien von Elektrofahrzeugen in 5 Minuten aufzuladen.

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