Als Schwarzes Loch bezeichnet man ein astronomisches Objekt, das aufgrund seines starken Gravitationsfeldes die Raumzeit so stark krümmt, dass weder Materie noch Licht oder Information aus dieser Region nach außen gelangen können. Die Grenze dieses Bereiches heißt Ereignishorizont. Auch im Zentrum der Milchstraße wird ein Schwarzes Loch vermutet. Wir fallen nicht hinein, da wir uns um dieses Zentrum herumbewegen.
Heutzutage wissen wir mit Sicherheit, das schwarze Löcher existieren, da wir ihre Auswirkungen messen können, und sie auch beobachten können. Allein in unserer Milchstraße gibt es Unmengen an schwarzen Löchern, vorallem im Zentrum der Galaxie.
Wikipedia Stichworte: Schwarzes Loch, Gravitationsfeld, Raumzeit, Universum
Der Ausdruck „Schwarzes Loch“, 1967 von John Archibald Wheeler geprägt, verweist auf den Umstand, dass auch Elektromagnetische Wellen, wie etwa Licht, aus dem Bereich nicht entweichen können und es einem menschlichen Auge daher schwarz erscheinen würde.
Die Anziehungskraft in der Nähe eines Schwarzen Loches ist so hoch, dass die Fluchtgeschwindigkeit, die ein Körper aufbringen müsste, um das Gravitationsfeld dieses Objekts zu überwinden, größer als die Lichtgeschwindigkeit wäre. Laut der Speziellen Relativitätstheorie ist das Überschreiten der Vakuumlichtgeschwindigkeit nicht möglich. Das bedeutet, dass nichts, also auch kein Licht, das Gravitationsfeld dieses Objekts überwinden kann.
Die Größe eines nichtrotierenden Schwarzen Lochs wird durch den Schwarzschildradius angegeben, der proportional zur Masse des Loches ist. Weder Teilchen noch elektromagnetischer Strahlung innerhalb dieses Umkreises ist es möglich, diesen zu verlassen. Neue Überlegungen haben allerdings gezeigt, dass Schwarze Löcher Energie (und damit Masse) in Form von Hawking-Strahlung abgeben.
Der Schwarzschildradius für ein Schwarzes Loch von einer Sonnenmasse beträgt 2, 9 km, für ein Objekt der Erdmasse 9 Millimeter. Um ein Schwarzes Loch dieser Größe zu erzeugen, müsste also die gesamte Masse der Erde auf einen so kleinen Raum komprimiert werden.
Die Dichte, bis zu der Materie komprimiert werden muss, um durch ihre Gravitationskraft zu einem Schwarzen Loch zu kollabieren, ist umgekehrt proportional zum Quadrat der Masse. Objekte mit weniger als etwa 1, 5 Sonnenmassen können nicht durch einen Gravitationskollaps zu einem Schwarzen Loch kollabieren, da die abstoßenden Quantenkräfte einen Kollaps verhindern.
Eine direkte Beobachtung von Schwarzen Löchern ist problematisch, da sie selbst keine Strahlung abgeben. Die um Schwarze Löcher erwarteten Akkretionsscheiben sollten allerdings klar erkennbare Strahlung abgeben.
Die hohe Leuchtkraft der so genannten Quasare, weit entfernter, sehr leuchtstarker Galaxien, wird auf Strahlung zurückgeführt, die Materie beim Sturz in ein Schwarzes Loch abgibt oder die entsteht, wenn die Materie selbst in Energie umgewandelt wird.
Mit der Entwicklung von Gravitationsteleskopen könnte es in ferner Zukunft möglich werden, die Geburt Schwarzer Löcher zu beobachten.
Entstehung schwarzer Löcher
Stellare Schwarze Löcher stellen den Endzustand der Entwicklung massereicher Sterne dar. Massearme Sterne bis zu ca. 1, 4 Sonnenmassen beenden ihr Leben als vergleichsweise unspektakulär auskühlender Sternenrest (Weißer Zwerg). Sterne ab ca. der acht- bis zehnfachen Masse unserer Sonne (Blaue Riesen) explodieren am Ende ihres Lebens als Typ-II-Supernova, wobei der übrig bleibende Sternenrest zu einem Schwarzen Loch kollabiert. Aus diesem Prozess entstehende Schwarze Löcher haben etwa die acht- bis 15-fache Masse unserer Sonne, je nachdem, wie viel Material der äußeren Sternhülle bei der Explosion „weggesprengt“ wird. Sterne, deren Massen zwischen diesen beiden Extremen liegen, stoßen ebenfalls ihre Hülle ab und kollabieren, wenn nicht mehr genügend Kernbrennstoff vorhanden ist. Ihre Masse genügt jedoch nicht, ein Schwarzes Loch zu erzeugen, sondern sie enden als Neutronenstern.
Also ein schwarzes Loch, eine Krümmung in der Raumzeit, entsteht wenn die Masse so stark verdichtet wird, dass die Gegenkräfte nicht mehr ausreichen, um die Gravitationskraft auszugleichen, und die Masse fällt in sich zusammen
Diesen Vorgang können wir wie gesagt messen und nachweisen, wobei für den Beobachter dieser Prozess des Gravitationskollaps mit der Zeit immer langsamer erscheint, eben aufgrund der Raumzeit-Verzerrung.
Mittelschwere Schwarze Löcher sind möglicherweise die Folge von Sternenkollisionen.
Man geht heute davon aus, dass viele Spiralgalaxien, unsere eigene Milchstraße eingeschlossen, in ihrem Zentrum ein supermassives (millionen- bis milliardenfache Sonnenmasse) Schwarzes Loch haben. Ihre Entstehung ist Gegenstand aktueller Forschung.
1. Video
Alpha Centauri: Fressen schwarze Löcher Sterne?
http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&g2=1&f=041027.rm
2. Video
Alpha Centauri: Gibt es ein Schwarzes Loch im Galaktischen Zentrum?
http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&g2=1&f=060510.rm
3. Video
Alpha Centauri: Rotieren schwarze Löcher?
http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&g2=1&f=050216.rm
Ein informatives Video:
https://www.youtube.com/watch?v=LKann3gNIN4
Schwarze Löcher, die Dunklen Sonnen
Zum Thema Schwarze Löcher gibt es ja die wildesten Spekulationen, zu der ich vielleicht eine weitere hinzufügen kann.
Allerdings sei auch gleich am Anfang darauf hingewiesen, dass nichts mit Dunkler Materie zu tun hat und sich durchaus mit klassischer Physik erklären lässt.
Die größten Energiemengen entstehen bei der Kernfusion in einer Sonne.
Hier werden zwei Wasserstoffatome zu Helium verschmolzen, bei gleichzeitiger Umwandlung von Materie in reine Energie und je nach Alter und Größe entstehen in einer Sonne aus leichten Elementen schwerere Elemente. Wie in der klassischen Physik üblich hat fast Alles einen Gegenspieler. (Aktion=Reaktion), was auch in diesem Fall gilt.
Der klassische Gegenspieler zur Kernfusion, welche wir noch immer nicht beherrschen, ist die Kernspaltung, wie bei einer Atombombe was wir zwar einigermaßen können aber nicht so elegant wie unser Universum. Bei der Bombe wird wie der Name Kernspaltung schon vermuten lässt, schwere Elementen in leichtere Elemente umgewandelt, wobei wieder ein Teil der Masse direkt in Energie umgewandelt wird. Sicher ist eine Atombombe als Mittelpunkt einer Galaxie sicher nicht sehr schön aber es ist die treffendste Beschreibung.
Allerding ist das Universum wie immer etwas cleverer, auch wenn uns Einstein auch hier helfen kann, da er sogar die Notwendigkeit erklärt. Was würde passieren wenn es nicht so wäre? Das „große Fressen“ würde dafür sorgen das ein Schwarzes Loch immer schwerer wird und mit jedem Happen unkontrollierbarer, denn die Geschwindigkeit der Masseaufnahme würde ständig zunehmen, was zwangsläufig zum Untergang der Galaxis führen würde.
Da dies aber noch nicht beobachtet wurde, scheint dies nicht häufig vorzukommen.
Also muss Das Schwarze Loch eine Möglichkeit finden, auf sein Gewicht zu achten und die Umwandlung von schweren Elementen in „Leichtere“ ist unter Abgabe von Energie die einfachste Möglichkeit und wäre meine logische Wahl wenn ich das gebaut hätte.
Auch wenn man dort keinen Urlaub machen möchte, ist die Lösung prinzipiell elegant.
Kommen wir also zu Einstein und Eleganz. Da es sich hier um ein dreidimensionales Ereignis geht, verwende ich nicht das bekannte E=mc² sondern die Weiterentwicklung für dynamische Energie, Ed=mc²c1³. Die Masse ist hierbei sicher der größte Unsicherheitsfaktor, denn nach E=mc² müsste die Masse gigantisch sein wo mit ich immer so meine Probleme habe. Weshalb ich es mal „rückwärts“ versucht habe, denn wir wissen ja oft mehr wie wir glauben.
So lässt der Wert für die Geschwindigkeit mit der sich eine Galaxie durch das Universum bewegt relativ genau ermitteln, was uns Wert für c bzw. c² vorgibt bei der Rotationsgeschwindigkeit müssen wir etwas raten, wobei uns Einstein aber auch helfen kann, auch wenn es diesmal die spezielle Relativitätstheorie ist. Hier erklärt er uns, das eine Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit welche 300.000 km/s beträgt schon eine Verformung von Raum und Zeit einsetzt. Bleibt also nur noch zu klären wie weit man sich diesem Wert annähern muss. Wenn wir davon ausgehen, dass 3*10^5 km/s die Obergrenze der Geschwindigkeit ist so wäre in einem zweidimensionalen System der Verformungspunkt bei c²= oder >3*10^5 km/s, was einer Geschwindigkeit entspricht, welche durchaus von einigen hochenergetischen Teilchen erreicht wird aber von keinem größeren Objekt.
Ausgehend von diesem Lösungsansatz sollten wir für c1³ den gleichen Wert annehmen.
Wenn c1³>300.000 km/s ist haben wir auch eine Erklärung dafür weshalb der Energieaustritt bei einem Schwarzen Loch polar ist und sich auf zwei Punkte beschränkt, da ja die Rotationsgeschwindigkeit am Äquator eines Objektes am höchsten ist und erst zu den Polen hin abnimmt, sind die Pole der einzige Punkt, an dem Energie austreten kann.
Das an den Polen sich die Energie als Gammaburst zeigt ist hierbei auch kein Zufall, denn Gammastrahlung ist auch ein wesentlicher Bestandteil bei eine Atomexplosion nur das es sich hierbei um einen gesteuerten Kernspaltungsprozess handelt und nicht um ein Ratespiel.
Im Prinzip ist es wie eine Atombombe in einem Schnellkochtopf mit zwei Sicherheitsventilen.
Nur sind in diesem Fall die Schwerkraft und die hohe Rotationsgeschwindigkeit der Topf der das Ganze zusammen hält. Die Masse ist hierbei immer noch ziemlich groß aber sicher viel geringer wie bei den Vermutungen nach E=mc², denn vieles spricht auch hier für die Geschwindigkeit als den dominierenden Faktor, denn die Masse fällt ja nicht einfach in ein Loch sondern fließt eher ab wie in einem Abfluss, was ein Zeichen für starke Rotationskräfte ist. Interessanter Weise können wir anscheinend sogar das Licht einfangen und die Zeit verbiegen ohne das wir irgendein physikalisches Gesetz verletzen oder irgendwelche Dunkle Materie oder anderer exotischer Energien benutzen.
Mit freundlichem Gruß
Ralf Paul
SCHWARZE LÖCHER
Eine kleine Trilogie
Etwas kosmische Poesie –
Raum und Zeit verschränkt
mit etwas Heiterkeit. 😉
DAS SCHWARZE LOCH
Ein kosmisches Schwergewicht,
zu keiner Diät bereit.
Sternenstaub das Hauptgericht,
verschmäht wird keine Mahlzeit.
Die Materie superdicht,
stark verbogen die Raumzeit.
Dem Monster entkommt kein Licht,
Gefängnis für die Ewigkeit.
Der Ereignishorizont ist Grenze,
dahinter ist einfach Sense.
BLACK HOLE ( Milchstraße )
Es ist weder schwarz, noch ist es ein Loch,
man sieht das obskure Objekt einfach nicht;
der dichten Materie entkommt kein Licht.
Über Einzelheiten rätselt man noch.
Es hat zugelegt, seit seinem Entsteh’n,
wird auch demnächst nicht auf Diät geh’n.
Es will sich alles einverleiben,
wir sollten dem Monster fernbleiben.
Im Zentrum der Galaxie zu Hause,
saugt es Material auf ohne Pause.
Man nennt dieses hier supermassiv,
es ist trotz seiner Fülle recht aktiv.
Es wird von Sternen rasant umkreist,
was uns seine Existenz beweist.
Eine Strahlung, nach Hawking benannt,
beobachtet man an Loches Rand.
Der Ereignishorizont ist Grenze,
dahinter ist einfach Sense.
Verrinnen will dort keine Zeit,
Gefängnis für die Ewigkeit.
MONSTER-CRASH ⚫⚔️⚫
Schwarze Löcher auf ihrer Tour
suchen Zusammenstöße nur.
Auch Neutronensterne frech,
veranstalten manch Super-Crash.
Die gewaltige Kollision
bringt das Weltall zur Vibration,
in die Raumzeit ein paar Dellen,
dazu Gravitationswellen.
Diese gehen auf die Reise,
zieh’n im Kosmos ihre Kreise.
So erfährt auch unser Planet,
was da draußen vor sich geht.
Rainer Kirmse , Altenburg
Herzliche Grüße aus Thüringen