Schwarze Löcher als Astronomische Objekte

Abstract

Schwarze Löcher sind Körper, die so kompakt sind, daß ihre Entweichgeschwindigkeit größer als die Lichtgeschwindigkeit ist. In dieser kumulativen Habilitationsarbeit soll versucht werden, einen Überblick über den momentanen Stand der Untersuchungen an galaktischen und extragalaktischen Schwarzen Löcher im Licht meiner Untersuchungen der letzten Jahre zu geben. Das einführende Kapitel 2 zeigt auf, wie aus normalen Sternen im Rahmen unseres heutigen Verständnisses der Sternentwicklung stellare Schwarze Löcher entstehen können und bettet so das hier behandelte Forschungsgebiet in den größeren Rahmen der stellaren Astrophysik ein. Ferner werden in Kapitel 2 Methoden der optischen Astronomie dargestellt, mit denen festgestellt werden kann, ob es sich bei einem beobachteten Objekt um ein Schwarzes Loch handelt. Ferner wird ein Überblick über die bekannten stellaren Schwarzen Löcher gegeben. In den folgenden Kapiteln 3 und 4 fasse ich dann meine Untersuchungen an stellaren Schwarzen Löchern und Aktiven Galaxien zusammen. Ziel dieser Untersuchungen ist es insbesondere, mit Hilfe röntgenastronomischer Methoden Modelle für die Akkretion von Materie auf das kompakte Objekt zu überprüfen. Daher wird in Kapitel 3 zunächst ein Überblick über die heute diskutierten Akkretionsmechanismen gegeben. Ob und wie zwischen diesen Mechanismen unterschieden werden kann, wird dann unter Zuhilfenahme der Veröffentlichungen im Anhang erläutert. Kapitel 4 widmet sich dem Phänomen der breiten Eisenlinien, die in der Region starker Gravitation nahe supermassiver Schwarzer Löcher in Aktiven Galaxien entstehen. Mit derartigen Beobachtungen wird versucht, Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie durch Messungen zu überprüfen. Im letzten Kapitel dieser Arbeit soll schließlich versucht werden, einen Ausblick auf die Zukunft des Forschungsgebiets der astronomischen Schwarzen Löcher für die nächsten Jahre zu geben.

Black holes are objects which are so compact that the escape velocity on their surface is larger than the speed of light. In this summary of my research (cumulative habilitation), I present an overview of the current of research on galactic and extragalactic black holes. The introduction (chapter 2) describes results from the theory of stellar evolution on how normal stars evolve into black holes. Furthermore, chapter 2 summarizes the methods of optical astronomy which are used to determine whether an observed object is a black hole and gives an overview of the known stellar black holes. In the following chapters 3 and 4, I summarize my studies of stellar black holes and active galaxies. Goal of this research is to use the methods of X-ray astronomy to test models for the accretion of matter onto the compact object. Therefore, chapter 3 first summarizes the currently discussed accretion mechanisms. Whether and how one can distinguish between these mechanisms is then discussed using the publications presented in the appendix. Chapter 4 is devoted to the phenomenon of broad iron lines, which originate in the region of strong gravity close to the supermassive black holes in active galaxies. In the last chapter of this work, finally, an outlook on the future of the research on astronomical black holes is given.