Forschungsarbeiten

Meine bisherigen Arbeiten umfassen im wesentlichen Untersuchungen der Röntgen- und optischen Eigenschaften von AGN. So habe ich am 'Hamburg/RASS catalogue of optical identifications' mitgearbeitet (s. Bade et al., 1998, A&AS 127; Details [engl.] ).
Im Rahmen meiner Dissertation (s. a. Publikationen) habe ich eine Röntgendurchmusterung des Feldes HS 47.5/22 in Ursa Maior analysiert sowie optische Beobachtungen durchgeführt und ausgewertet.   Das Feld ist Teil des Hamburger Quasar-Surveys (HQS) und enthält in den zentralen 11.5 deg² eine optisch selektierte Quasarstichprobe, deren Vollständigkeitslimit ich in meiner Arbeit bestimmt habe. Die Röntgendurchmusterung, bestehend aus 48 überlappenden Einzelbeobachtungen mit dem PSPC-Detektor an Bord des Satelliten ROSAT, wurde durchgeführt, um weitere AGN, vor allem unterhalb des Limits der HQS-Fotoplatten, zu finden. Mit diesen sollte der Vergleich einer röntgenselektierten und einer optischen Stichprobe aus demselben Gebiet ermöglicht werden.

Ich habe zunächst in den Einzelbeobachtungen nach Quellen gesucht. Anschließend habe ich die Daten zusammengefaßt und erneut analysiert. In diesem Fall mußten die Prozeduren des EXSAS-Programmpaketes, die für die Analyse von Einzelbeobachtungen entwickelt waren, angepaßt und gegebenenfalls eigene Routinen entwickelt werden. Von großem Wert war hierbei die Zusammenarbeit mit den EXSAS-Autoren. Die Gesamtbelichtungszeit konnte in den innersten Bereichen auf über 20000s erhöht werden, was eine detaillierte Untersuchung des harten (0.5 - 2.0keV) Bandes und damit das Auffinden bisher unsichtbarer Quellen mit extremen Spektren erlaubte. Andererseits gingen durch die Zusammenfassung von Bereichen des Gesichtsfeldes mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten Quellen verloren. Beide Analysen erwiesen sich also als notwendig. Der Gesamtkatalog umfaßt 574 Röntgenquellen; ein Vergleich der log N - log S-Kurve mit der Literatur zeigte, daß er bis zu einem Fluß von ca. 3.4 ^. 10^-14 ergs/cm²/s im ROSAT-Band vollständig ist.

Für die Identifikation der Röntgenquellen habe ich vorhandene Kataloge sowie vor allem die HQS-Platten herangezogen, die eine Klassifikation der Objekte anhand der Objektivprismenspektren bis zu einer Helligkeit von etwa m_b = 18^m.5 und ein Erkennen blauer Objekte (d.h. Quasarkandidaten) gut eine Magnitude tiefer erlauben. Optische Nachbeobachtungen habe ich mit dem 3.5m Teleskop (Calar Alto) durchgeführt, wobei stellare Identifikationen unberücksichtigt blieben. Der Röntgenkatalog und die Identifikationen sind publiziert (Molthagen et al., 1997, A&AS 126).

Die Röntgenbeobachtungen wurden in einem Zeitraum von mehr als zwei Jahren aufgenommen und bilden so eine gute Grundlage für Variabilitätsuntersuchungen. 48 der 71 Quellen (36 AGN), die untersucht werden konnten, zeigen zumindest Anzeichen für Variabilität. Bei AGN ist der Anteil höher, 30 von 36 sind variabel. Diese Variationen sind moderat, in den meisten Fällen wurden Schwankungen um einen Faktor < 5 auf Zeitskalen von etlichen Stunden gefunden.

Das Vollständigkeitslimit der röntgenselektierten AGN-Stichprobe ist durch den Stand der Identifizierung bestimmt und liegt bei f_x = 2 ^. 10^-13 ergs/cm²/s. Die vollständige röntgenselektierte Stichprobe beinhaltet 25 AGN mit Rotverschiebungen 0.1 < z < 2. In diesem Rotverschiebungsbereich spielt Evolution eine merkliche Rolle, so daß die Stichprobe weiter unterteilt werden mußte. In zwei Rotverschiebungsintervallen mit 10 bzw. 14 AGN habe ich die Leuchtkraftfunktion bestimmt und mit der Literatur verglichen. Die geringe Objektzahl erlaubt allerdings keine weitere Analyse als die Feststellung einer generellen Übereinstimmung mit vorherigen Ergebnissen. Eine optische Leuchtkraftfunktion konnte nicht erzeugt werden, da die vollständige optische Stichprobe zuwenig Objekte enthält.

Ich habe einige spezielle Objekte im Detail untersucht. Der Quasar PC0953+4749 (z = 4.457) liegt in einem Bereich des Feldes mit Netto-Belichtungszeit > 15000s. Ich habe das Objekt nicht detektiert, konnte aber obere Grenzen bestimmen, die mit den Werten anderer hochrotverschobener Quasare gut übereinstimmen (s. Molthagen et al., 1995, A&A 295, 43).
Einer der neu identifizierten Quasare zeigt starke Absorptionslinien im optischen Spektrum; es ist allerdings unklar, ob es sich um einen BAL QSO oder um assoziierte Absorption handelt (Molthagen et al., 1996, AG Abstract Series).
Der Quasar RXJ0947.0+4721 zeigt ein extrem weiches Röntgenspektrum und starke Röntgenvariabilität: Variationen um einen Faktor 5.7 und eine Verdoppelungszeit von 11.9h sind nachgewiesen. Deutlich stärkere und schnellere Variationen sind in meinen Röntgendaten angedeutet. Dieses Objekt ist den 'narrow line Seyfert 1' Objekten sehr ähnlich, aber sowohl optische als auch Röntgenleuchtkraft weisen es als Quasar aus (s. Molthagen et al., 1998, A&A 331). Eine Folgebeobachtung mit dem ROSAT-HRI zur Überprüfung der Kurzzeitvariabilität wurde durchgeführt, gab aber keine neuen Erkenntnisse. Insbesondere wurden keine weiteren extrem starken Variationen beobachtet.

Außer mit Röntgenstrahlung von Quasaren habe ich mich auch mit dem Objekt G79.29+0.46, beschäftigt, insbesondere mit der Auswertung der ISO-Beobachtungen. Um eine Einführung in die Auswertung der ISOPHOT-Daten mit dem Programmpaket PIA zu erhalten, war ich im Januar 1997 am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, und für die Auswertung der LWS-Daten im April 1997 am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) in Garching. Die Mitarbeiter des ISO Data Center haben mich in die Benutzung des ISAP-Paketes eingewiesen. Sowohl PIA als auch ISAP sind Ergänzungen zu IDL. Beide Pakete habe ich in Hamburg installiert, ich war zuständig für die Wartung und die Einweisung anderer ISO-Beobachter.

Meine Arbeit am MPE beinhaltete neben der wissenschaftlichen Arbeit auch das Erstellen von EXSAS-Routinen und andere Serviceleistungen. So habe ich die Konversion von Detektor- zu Himmelskoordinaten in EXSAS eingebaut. Mein Einsatzort während des zweiten Jahres am MPE war die PANTER-Testanlage. Dort wurden Spiegel und Kameras für die zukünftigen Röntgensatelliten ABRIXAS und XMM getestet; ich war an Durchführung, Auswertung und Dokumentation beteiligt.