Schwarze Löcher

Was sind Schwarze Löcher?

Schwarze Löcher sind Objekte von einer solchen Dichte und Kompaktheit, dass Neutronensterne und Weisse Zwerge sich im Vergleich dazu wie Zuckerwatte ausnehmen. In einem Schwarzen Loch findet sich so viel Masse auf so wenig Raum gepackt, dass seine Anziehungskraft stark genug ist, damit ihr nichts entkommen kann, nicht einmal ein Lichtstrahl. Es gibt Physiker, die die Ansicht vertreten, dass alles, was in ein Schwarzes Loch gerät aus unserem Universum verschwindet. 

Der Österreichische Astronom Florian Freistetter veröffentlicht seit vielen Jahren einen sehr höhrenswerten Astronomie-Podcast. Hier die Folge 40 zum Thema "Das böse Schwarze Loch"

Das böse Schwarze Loch
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2019 wurde mit Hilfe von acht Teleskopen das erste Bild eines Schwarzen Lochs gemacht. 55 Millionen Lichtjahre entfernt, im Zentrum der Galaxie Messier 87.

Stell dir vor, du befindest dich an Bord eines interstellaren Raumschiffs. Du bist als Kapitänin oder Kapitän des Schiffs noch vergleichsweise unerfahren und lässt dich aufgrund deiner Begeisterung zu einem unvorsichtigen Manöver hinreissen. Daraufhin gerät dein Schiff in den Orbit eines schwarzen Loches und wird von dessen Gravitation immer stärker in Richtung Zentrum gezogen.

 

In diesem Moment, mit dem sicheren Tod vor Augen, könnte dich ein Gedanke trösten: Kurz bevor dich die immer weiter zunehmende Dichte zu Sternenstaub zerquetscht, bist du der erste Mensch, der sieht, was sich jenseits des Ereignishorizonts eines schwarzen Lochs befindet.

Enstehung

Eine schwarzes Loch entsteht, wenn ein massereicher Stern in einer Supernova explodiert und sein Rest zu einem winzigen Punkt mit unvorstellbarer Dichte kollabiert. Je mehr Masse ein Stern hat, desto dichter ist er im Kern und desto Stärker ist die Gravitation des daraus entstehenden schwarzen Loches.

 

Aber was verhindert denn dann, dass z.B. auch unsere Sonne kollabiert? Sterne stabilisieren sich während ihrer kosmischen Lebensdauer durch den Aufbau eines thermischen Drucks gegen ihre eigene Gravitation. Sie erzeugen gigantische Mengen Energie in ihrem Inneren, indem sie Wasserstoff zu Helium umwandeln. Diese konstante Kernfusion drückt sozusagen nach aussen gegen die nach innen ziehenden Kräfte der Gravitation.

 

Diese Balance kann aber nicht unendlich währen. Irgendwann geht jedem Stern der nukleare Treibstoff aus. Wenn das passiert, stösst er seine äusseren Schichten in einer gewaltigen Explosion von sich. Der Rest des Himmelskörpers wird durch die Gravitation zu einem unendlich winzigen und dichten Punkt im All zusammengedrückt. Einer Singularität. Einem schwarzen Loch.

 

Bedauerlicherweise können wir diese Singularitäten nicht erforschen. Die Gravitation um ein schwarzes Loch ist nämlich bis zu einer gewissen Grenze so stark, dass nicht einmal Licht ihr entkommt. Diese Grenze ist der zuvor erwähnte Ereignishorizont.

Ereignishorizont

Stell dir den Ereignishorizont wie die Wasserkante eines grossen Wasserfalls vor. Je näher du darauf zutreibst, desto stärker wird die Strömung. Solange du der Strömung ausreichend Antriebskraft entgegensetzt, entkommst du. Doch sobald dein Schiff vorn über die Klippe kippt, gibt es kein Entrinnen mehr.

HawkinG-Strahlung

Wenn also schwarzen Löchern nun gar nichts entkommen kann, warum verschlingen sie dann nicht Proton für Proton den gesamten Kosmos? Wie konnte sich das Universum unter diesen Umständen über Milliarden Jahre hinweg entwickeln? Der englische Physiker Steven Hawking kam zu dem Schluss, dass es Teilchen geben muss, die sehr wohl entkommen.

 

Die Antwort liegt in der Quantenmechanik begründet. 1974 fand Hawking heraus, dass schwarze Löcher eine zwar geringfügige, aber konstante Strahlung in Form von Teilchen abgeben. Seiner Theorie der Hawking-Strahlung zufolge besteht das All aus unendlich vielen Paaren aus Teilchen und Antiteilchen, die sich unaufhörlich verbinden, trennen und gegenseitig auslöschen. Die Trennung unzähliger solcher Teilchen durch einen Ereignishorizont müsste dazu führen, dass das betreffende schwarze Loch konstant an Masse verliert, schrumpft und schliesslich verschwindet.

Kurzgesagt - In a nutshell

Kurzgesagt - In A Nutshell ist ein Kanal auf Youtube, der fantastische, kurze Videos zu vielen verschiedenen Themen bereitstellt, auch zum Thema Astronomie. Einige sind auf Deutsch erhältlich, zu den meisten gibt es mindestens deutsche Untertitel. Absolut sehenswert! Hier das Video über Schwarze Löcher. Das Video ist in Englisch. Die deutschen Untertitel findest du in den Einstellungen => Untertitel.