520 Astronomie und zugeordnete Wissenschaften
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We present the black hole accretion code (BHAC), a new multidimensional general-relativistic magnetohydrodynamics module for the MPI-AMRVAC framework. BHAC has been designed to solve the equations of ideal general-relativistic magnetohydrodynamics in arbitrary spacetimes and exploits adaptive mesh refinement techniques with an efficient block-based approach. Several spacetimes have already been implemented and tested. We demonstrate the validity of BHAC by means of various one-, two-, and three-dimensional test problems, as well as through a close comparison with the HARM3D code in the case of a torus accreting onto a black hole. The convergence of a turbulent accretion scenario is investigated with several diagnostics and we find accretion rates and horizon-penetrating fluxes to be convergent to within a few percent when the problem is run in three dimensions. Our analysis also involves the study of the corresponding thermal synchrotron emission, which is performed by means of a new general-relativistic radiative transfer code, BHOSS. The resulting synthetic intensity maps of accretion onto black holes are found to be convergent with increasing resolution and are anticipated to play a crucial role in the interpretation of horizon-scale images resulting from upcoming radio observations of the source at the Galactic Center.
We present a 360∘ (i.e., 4π steradian) general-relativistic ray-tracing and radiative transfer calculations of accreting supermassive black holes. We perform state-of-the-art three-dimensional general-relativistic magnetohydrodynamical simulations using the BHAC code, subsequently post-processing this data with the radiative transfer code RAPTOR. All relativistic and general-relativistic effects, such as Doppler boosting and gravitational redshift, as well as geometrical effects due to the local gravitational field and the observer’s changing position and state of motion, are therefore calculated self-consistently. Synthetic images at four astronomically-relevant observing frequencies are generated from the perspective of an observer with a full 360∘ view inside the accretion flow, who is advected with the flow as it evolves. As an example we calculated images based on recent best-fit models of observations of Sagittarius A*. These images are combined to generate a complete 360∘ Virtual Reality movie of the surrounding environment of the black hole and its event horizon. Our approach also enables the calculation of the local luminosity received at a given fluid element in the accretion flow, providing important applications in, e.g., radiation feedback calculations onto black hole accretion flows. In addition to scientific applications, the 360∘ Virtual Reality movies we present also represent a new medium through which to interactively communicate black hole physics to a wider audience, serving as a powerful educational tool.
The subject of this thesis is the experimental investigation of the neutron-capture cross sections of the neutron-rich, short-lived boron isotopes 13B and 14B, as they are thought to influence the rapid neutron-capture process (r process) nucleosynthesis in a neutrino-driven wind scenario.
The 13;14B(n,g)14;15B reactions were studied in inverse kinematics via Coulomb dissociation at the LAND/R3B setup (Reactions with Relativistic Radioactive Beams). A radioactive beam of 14;15B was produced via in-flight fragmentation and directed onto a lead-target at about 500 AMeV. The neutron breakup of the projectile within the electromagnetic field of the target nucleus was investigated in a kinematically complete measurement. All outgoing reaction products were detected and analyzed in order to reconstruct the excitation energy.
The differential Coulomb dissociation cross sections as a function of the excitation energy were obtained and first experimental constraints on the photoabsorption and the neutron-capture cross sections were deduced. The results were compared to theoretical approximations of the cross sections in question. The Coulomb dissociation cross section of 15B into 14B(g.s.) + n was determined to be s(15B;14B(g:s:)+n) CD = 81(8stat)(10syst) mb ; while the Coulomb dissociation cross section of 14B into a neutron and 13B in its ground state was found to be s(14B;13B(g:s:)+n) CD = 281(25stat)(43syst) mb: Furthermore, new information on the nuclear structure of 14B were achieved, as the spectral shape of the differential Coulomb dissociation cross section indicates a halolike structure of the nucleus.
Additionally, the Coulomb dissociation of 11Be was investigated and compared to previous measurements in order to verify the present analysis. The corresponding Coulomb dissociation cross section of 11Be into 10Be(g.s.) + n was found to be 450(40stat)(54syst ) mb, which is in good agreement with the results of Palit et al.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden astrophysikalisch relevante, kernphysikalische Raten, die zum Verständnis der beobachteten Häufigkeit des langlebigen Isotopes 60Fe wichtig sind, am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH und am Forschungsreaktor TRIGA in Mainz gemessen.
Zunächst wurde der Coulombaufbruch von 59Fe und 60Fe am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH untersucht. Zur Produktion der radioaktiven Strahlen wurde ein 64Ni-Primärstrahl auf ein Spallationstarget geleitet. Im Fragmentseparator wurden die Isotope nach deren magnetischen Steifigkeit separiert und nur die gewünschte Spezies im LAND/R3B-Aufbau untersucht. Die Bestimmung von Impuls und Ladung der eingehenden Ionen erlaubte eine individuelle Identifikation. Der Coulombaufbruchwirkungsquerschnitt wurde mit einer Bleiprobe bestimmt. Die verschiedenen Untergrundkomponenten ergaben sich aus einer begleitenden Leermessung, sowie einer Messung mit einer Kohlenstoffprobe. Der Wirkungsquerschnitt der Reaktion Pb(60Fe,n+59Fe)Pb bei (530±5) MeV/u wurde zu σ(60Fe,n+59Fe) COULEX = (298±11stat±31syst) mb (0.1) bestimmt und für die Reaktion Pb(59Fe,n+58Fe)Pb ergab sich σ(59Fe,n+58Fe) COULEX = (410±11stat±41syst) mb. (0.2)
Außerdem konnten für beide einkommenden Strahlsorten die Wahrscheinlichkeiten für die Produktion von zwei Neutronen bestimmt werden.
Anschließend wurde der Neutroneneinfangsquerschnitt von 60Fe bei kT = 25,3 meV am Forschungsreaktor TRIGA in Mainz bestimmt. Hierfür wurde eine 60Fe Probe zunächst anhand des Anstieges der Aktivität der 60Co-Tochterkerne charakterisiert und anschließend im Reaktor bestrahlt. Die frisch erzeugte Aktivität des 61Fe wurde mit einem HPGe-Detektor nachgewiesen. Mit Hilfe der Cadmiumdifferenzmethode konnte daraus erstmals der thermische Neutroneneinfangsquerschnitt von 60Fe zu σ60Fe(n,γ) th = 0,22±0,02stat±0,02syst b. (0.3) bestimmt werden. Für das Resonanzintegral ergab sich die obere Schranke von I 60Fe(n,γ) res = 0,61 b. (0.4)
Eine jede Sonnenfinsternis, mag sie sich in noch so entlegenen, weltabgeschiedenen Gegenden abspielen, erweckt in unserer Zeit das lebhafteste Interesse des Astronomen, und mit den größten Opfern an Zeit und Geld zieht er hinaus, um dem Himmel ein neues Geheimnis abzulauschen. Einen solchen Strom von Beobachtern aber, wirklichen sowohl wie auch Sonnenfinsternis-bummlern, wie die Finsternis vom 30. August 1905, wird wohl sobald keine wieder heranlocken. In der Tat vereinigten sich alle Umstände, die Beobachtung dieser Finsternis besonders viel versprechend zu gestalten: einmal die verhältnismäßig lange Dauer (rund 3 3/4 Min.), dann die leichte Möglichkeit, die Totalitätszone zu erreichen und schließlich das für Ende August zu erwartende gute Wetter.
Für 103 langperiodisch Veränderliche werden B-R, im wesentlichen aus
AAVSO-Material, in Diagrammen dargestellt. Ein Zusammenhang zwischen Form der lichtkurve und Entwicklung der B-R besteht offenbar nicht. Möglicherweise sind geringe Streuung und ausgeprägte Zickzackform der B-R Indikatoren sprunghafter Periodenänderungen.
Mit einem Photometer, das von Herrn ALEXANDER SCHNITZER, Erlangen, zur Verfügung gestellt wurde, können in der Astronomischen Arbeitsgemeinschaft des Naturwissenschaftlichen Vereins Osnabrück lichtelektrische Messungen durchgeführt werden. Das Gerät ist mit einer EMI 9781 B-Röhre ausgestattet, deren maximale spektrale Empfindlichkeit bei 3000 Angström liegt. Die Röhre wird mit einer Spannung von 700-900 Volt betrieben. Das Ablesen der Meßwerte erfolgt analog an einem Mikroampèremeter. ...