Grossbritannien

Martin John Rees

Balzan Preis 1989 für Hochenergie-Astrophysik

Martin John Rees ist ein führender Theoretiker auf dem Gebiet der Hochenergie-Astrophysik und hat grundlegende Beiträge zu unserem Verständnis von Quasaren, den Kernen aktiver Galaxien, dem Verhalten von Neutronensternen und Schwarzen Löchern in kosmischen Röntgenstrahlungsquellen, der Entstehung von Galaxien und einer Anzahl weiterer Probleme von allgemeinem Interesse geleistet.

Zwei der am besten bekannten und am häufigsten zitierten wissenschaftlichen Arbeiten von Professor Rees sind die Voraussage von Bewegungen mit scheinbarer Überlichtgeschwindigkeit in Quasaren und die Vorstellung, dass ausgedehnte Radioquellen ihre Energie aus Bündeln niederfrequenter elektromagnetischer Strahlung beziehen.

Die erste der beiden Ideen entstand als Erklärung für die schnellen Helligkeitsschwankungen von Quasaren. Seit 1965/66 hatte man bemerkt, dass sich die Helligkeit von Quasaren im Radio- (später auch im Röntgen- und optischen) Bereich des Spektrums im Laufe von Wochen oder Monaten ändert. Dies schien zu erfordern, dass das Gebiet, aus dem die Strahlung stammt, zu klein ist, als dass es die notwendige Strahlungsenergie enthalten könnte. Einige Astronomen schlossen daraus, dass Quasare weniger weit entfernt sein müssten, als ihre Rotverschiebung anzeigt. Rees erkannte jedoch, dass die Veränderlichkeit zu verstehen wäre, wenn die Strahlungsquelle aus Gas bestünde, das mit Lichtgeschwindigkeit expandiert oder von irgendwo ausströmt. Dasselbe Bild konnte auch das bis dahin verwunderliche Fehlen von Röntgenstrahlung aus der inversen Compton-Streuung von Radio- oder Lichtquanten erklären. Ausserdem veranlasste es Rees zu der Voraussage, dass die veränderlichen Quellen in ihrem Kern Anzeichen von Gasbewegungen mit so hohen Geschwindigkeiten zeigen sollten, dass diese in der Projektion auf den Himmel als schneller als das Licht erscheinen würden. Hinweise auf diese scheinbare Überlichtgeschwindigkeit begannen sich Anfang der 70er Jahre in interferometrischen Messungen mit sehr grosser Basislänge (Very Long Baseline Interferometry – VLBJ) an Quasaren und Radio-Galaxien zu zeigen. Der Etfekt ist nunmehr aus Beobachtungen an mehreren Dutzend Quellen gesichert. Relativistische Gasströme der Art, wie sie von Rees vorgeschlagen worden sind, liefern auch heute noch die Erklärung für diese Beobachtungen.

Die zweite Idee entsprang aus der Schwierigkeit, die Emission starker Radiostrahlung aus Gebieten zu verstehen, die weit jenseits der Grenzen von Galaxien und Quasaren liegen, wie sie im optischen Licht erscheinen. Wie konnte Energie kontinuierlich in diese Bereiche nachgeliefert werden und doch auf dem Weg dorthin nahezu sichtbar bleiben? Rees’ Idee von stark gebündelten Strahlen von Energie, die sich mit oder fast mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, gab eine Erklärung. Unter den Varianten des ursprünglichen Modells, zu denen er beigetragen hat, befinden sich eine für Supernova-Überreste, die ihre Energie aus einem zentralen Pulsar beziehen, das heute allgemein akzeptierte “Zwillingsauspuff”-, Jet- oder auch relativistisches Strahl-Modell für die Kerne aktiver Galaxien, und schliesslich die Ionen-unterstützte Ringstruktur, der die Jets ihre Kollimierung verdanken.

Andere Gebiete aus der Hochenergie-Astrophysik, zu denen Rees und seine Mitarbeiter bedeutendes beigetragen haben, sind u.a. (a) die Entstehung von Röntgenstrahlung emittierenden Doppelsterne durch den Einfang des Begleiters sowie die Dominanz von Akkretionsscheiben in solchen Systemen, (b) die Bedeutung von Elektron-Positron-Plasmen in den Kernen aktiver galaktischer Kerne, (c) die mögliche Existenz eines überschweren Schwarzen Lochs im Zentrum unserer Milchstrasse, (d) die Erzeugung von kosmischer Hintergrundstrahlung, Helium und Deuterium durch vor-galaktische Sterne, (e) die Bestimmung von Obergrenzen der Gravitationsstrahlung unter verschiedenen Bedingungen und (f) die Bildung von Galaxien in einem Universum, das von kalter Dunkelmaterie bestimmt wird.

Professor Rees hat darüber hinaus auch als Direktor des Instituts für Astronomie in Cambridge (1977-1982, 1987-), als Mitglied zahlreicher Komitees und Beratergruppen und als Mentor jüngerer Kollegen der wissenschaftlichen Allgemeinheit herausragende Dienste gelistet.