Schwarze Löcher

Durch den Nachweis von Gravitationswellen wissen wir jetzt fast mit Sicherheit, dass Schwarze Löcher existieren. Wir haben jedoch immer noch keine Ahnung, was in ihnen vorgeht. Das Schwarze Loch ist teilweise ein Loch, es ist ein Brunnen in der Raumzeit.

Beobachte das Unbeobachtbare

Seitdem Schwarze Löcher ihren festen Platz in der Welt der theoretischen Physik gefunden haben, wurden Versuche unternommen, die wahren Spuren ihrer Existenz zu beobachten.

Das grundlegende Problem bei diesem Programm liegt in der Vorstellung, was ein Schwarzes Loch ist: Es ist ein Bereich der Raumzeit, aus dem kein physikalisches Signal entweichen kann, weder in der Form von materiellen Partikeln oder Licht.

Die Natur verbietet uns sozusagen, direkt zu beobachten, was sich jenseits der streng definierten Grenze, definiert als Ereignishorizont, verbirgt.

Dann sind wir gezwungen, auf der Grundlage dessen, was in ihrer Umgebung passiert, auf die Existenz dieser Objekte zu schließen. Solche Beweise können in zwei Hauptgruppen unterteilt werden.

Zunächst können Sie nach Orten im Universum suchen, an denen sich ein massereiches Objekt zu befinden scheint, und typische stellare schwarze Löcher haben mehrere Dutzend Mal so viel Masse wie die Sonne , wo aber mit gewöhnlichen astronomischen Techniken keine Struktur beobachtet werden kann.

Mit anderen Worten, es würde nach den Gravitationseffekten eines schwarzen Lochs gesucht.

Zweitens, obwohl Informationen über Ereignisse innerhalb des Ereignishorizonts nicht außerhalb dieses Bereichs "schweben" können, können Prozesse, die jenseits des Horizonts stattfinden, bereits normal beobachtbar sein.

Insbesondere Materie, die in ein Schwarzes Loch fällt, sollte sich ungefähr genauso verhalten wie Materie, die in ein anderes Objekt ähnlicher Größe und Masse fällt.

Eine typische Konfiguration ist eine sogenannte Akkretionsscheibe: eine flache, untertassenförmige Struktur, in der Masse spiralförmig zum zentralen Objekt "fließt".

Können Schwarze Löcher das Universum verschlingen?

Wo sind die schwarzen Löcher? Sie sind im ganzen Universum verstreut.

Sie befinden sich in den Zentren der meisten Galaxien, sodass das nächste uns bekannte Schwarze Loch zusammen mit seinem Begleitstern etwa 28.000 Lichtjahre von der Erde entfernt ist.

Sie sind auch näher, aber wenn sie alleine sind, ist es wirklich schwer, sie zu sehen, weil sie nicht leuchten.

Schwarze Löcher haben schon immer Faszination hervorgerufen. Aber was hat es mit der Legende auf sich, dass ein Schwarzes Loch die Erde verschlucken könnte?

Wir unterscheiden zwischen zwei Arten von Schwarzen Löchern, abhängig von ihrer Größe. Lkleine stellare Schwarze Löcher sind nur etwa zehnmal schwerer als unsere Sonne. Es gibt Millionen von ihnen in unserer Galaxie, der Milchstraße.

Der nächstgelegene bekannte Himmelskörper dieser Gattung befindet sich mehr als 1.000 Lichtjahre von der Erde entfernt.

Also müssen wir uns keine Sorgen machen, dass die Erde von einem so kleinen schwarzen Loch verschluckt wird, denn selbst wenn unser Sonnensystem direkt in ein solches schwarzes Loch laufen würde bei Lichtgeschwindigkeit würde eine Kollision immer noch mehr als 1.000 Jahre dauern.

Es ist jedoch äußerst unwahrscheinlich, einen so kleinen Himmelskörper aus einer solchen Entfernung genau und mit maximal möglicher Geschwindigkeit zu treffen. Die Gefahr, die von kleinen stellaren Schwarzen Löchern ausgeht, ist minimal.

Die Situation ist anders bei der zweiten Gattung, den supermassiven Schwarzen Löchern, von denen eines kürzlich erstmals von Wissenschaftlern abgebildet wurde.

Wir kennen ihre Positionen und Bewegungen recht gut. Daher ist das Risiko kalkulierbar.Es ist bekannt, dass die Galaxie, die uns am nächsten liegt, ein großes schwarzes Loch hat und dass unsere Galaxie zusammen mit der Erde auf Kollisionskurs mit diesem Nachbarn ist

Um es klar zu sagen: Würde man die Lebensdauer unseres Sonnensystems auf einen Tag verkürzen, wäre es jetzt neun Uhr morgens; Homo sapiens hätte nur einen Wimpernschlag lang existiert, und die Kollision wäre in den frühen Morgenstunden zu erwarten.

Ob es zu einer Kollision mit dem Schwarzen Loch kommt, das nur ein Teil dieser Galaxie ist, kann derzeit nicht im Voraus berechnet werden.

Aber selbst wenn es passieren würde, würde die Menschheit das sowieso nicht mehr erleben, da sie durch die Erwärmung und Ausdehnung der Sonne viel früher ausgestorben wäre.

Was passiert in einem Schwarzen Loch?

Was befindet sich in Schwarzen Löchern? Eingestürzter Raum. Nachdem man in ein schwarzes Loch gefallen ist, kann man nicht an einem Ort bleiben, alles fliegt in Richtung Zentrum, einschließlich des Weltraums selbst. Physiker vergleichen es mit einem Wasserfall.

Die Singularität im Zentrum des Schwarzen Lochs könnte als "Niemandsland" beschrieben werden, in dem Materie unendlich komprimiert wird, wodurch alle Konzepte von Zeit und Raum, wie wir sie kennen, zunichte gemacht werden.< /p>

Das Seltsamste an all dem ist, dass dieses Niemandsland nicht wirklich existiert. Die Singularität des Zentrums des Schwarzen Lochs müsste dann durch ein anderes Konzept ersetzt werden. Das Problem ist, dass wir nicht sicher sind, was diese Lücke wirklich füllen könnte. Sehen wir uns einige Möglichkeiten an:

Planck-Sterne

Möglicherweise wird die Materie tief im Schwarzen Loch nicht auf einen winzig kleinen Punkt heruntergedrückt. Stattdessen könnte es die kleinstmögliche Konfiguration von Materie geben, den kleinstmöglichen Beutel mit Volumen.

Dies wird als Planck-Stern bezeichnet und ist eine theoretische Möglichkeit, die durch die Schleifenquantengravitation bereitgestellt wird, die selbst ein sehr hypothetischer Vorschlag zur Schaffung einer Quantenversion der Schwerkraft ist.

In der Welt der Quantengravitationsschleife sind Raum und Zeit quantisiert: Das Universum um uns herum besteht aus winzigen, diskreten Teilen, aber in einem so unglaublich kleinen Maßstab, dass unsere Bewegungen fließend und kontinuierlich erscheinen.

Diese theoretische Massivität der Raumzeit bietet zwei Vorteile. Erstens führt der Traum von der Quantenmechanik zu einer endgültigen Schlussfolgerung, indem er die Gravitation auf natürliche Weise erklärt.

Zweitens verhindert es die Bildung von Singularitäten innerhalb der schwarzen Löcher. Während sich Materie unter dem enormen Gravitationsgewicht des kollabierenden Sterns verdichtet, stößt sie auf Widerstand.

Die Diskretion der Raumzeit verhindert, dass Materie etwas kürzer als die Planck-Länge erreicht (ungefähr 1,68 mal 10^-35 Meter, also … klein).

Alles Material, das jemals in ein Schwarzes Loch gefallen ist, wird zu einer perfekt mikroskopischen, aber sicherlich nicht unendlich kleinen Kugel komprimiert.

Diese anhaltende Druckfestigkeit zwingt das Material schließlich dazu, zu kollabieren (dh zu explodieren), wodurch die Schwarzen Löcher nur vorübergehende Objekte werden.

Aber aufgrund der extremen Auswirkungen der Zeitdilatation um schwarze Löcher dauert es Milliarden oder sogar Milliarden von Jahren, um dies aus unserer Perspektive im äußeren Universum zu sehen.

Gravastars

Ein weiterer Versuch, Singularitäten auszurotten, der nicht auf unbewiesenen Theorien der Quantengravitation basiert, ist als Gravastar bekannt.

Der Unterschied zwischen einem Schwarzen Loch und Gravasternen besteht darin, dass Gravasterne anstelle einer Singularität mit dunkler Energie gefüllt sind.Dunkle Energie ist eine Substanz, die die Raumzeit durchdringt und bewirkt, dass sie sich nach außen ausdehnt

Klingt nach Science-Fiction, ist aber real: dunkle Energie wirkt jetzt in einem größeren Kosmos und bewirkt, dass sich unser gesamtes Universum schneller ausdehnt.

Wenn Materie auf den Gravastern fällt, kann sie den Ereignishorizont nicht wirklich durchdringen (wegen all der dunklen Energie darin) und hängt einfach an der Oberfläche.

Aber jenseits dieser Oberfläche sehen und verhalten sich Gravasterne wie normale schwarze Löcher.

Plancks Sterne und Gravasterne können sehr exotische Namen haben, was nicht heißt, dass wir ihre Existenz in Frage stellen oder nicht ernst nehmen können.

Wer weiß, ob es vielleicht eine einfachere und realitätsnähere Erklärung für Singularitäten gibt, die uns zu einer genaueren Beschreibung der Schwarzen Löcher in unserem Universum führt.

Tatsächlich ist die Existenz eines einzigen Punktes unendlicher Dichte eine Folge der Vorstellung, dass Schwarze Löcher weder Rotation noch Ladung haben, sondern statische Realitäten im Universum sind.

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Die Beschreibung von Schwarzen Löchern als rotierende Gebilde, die ihre Singularität in Form von Ringen erweitern, macht sie interessanter und nach neuesten Forschungsergebnissen näher an der Realität.

Nach den mathematischen Berechnungen von Einsteins Relativitätsgesetz tritt alle Materie, die die Singularität eines Schwarzen Lochs durchdringt, durch ein Wurmloch ein und durch ein weißes Loch austreten, das das entgegengesetzte Ende eines schwarzen Lochs darstellen und sie in einen völlig neuen und unerforschten Teil des Universums bringen würde.

Eine Herausforderung: Das Innere rotierender schwarzer Löcher ist katastrophal instabil. Und es steht im Einklang mit der gleichen Mathematik, die dazu führt, Dinge vorherzusagen, wenn es darum geht, in ein neues Universum zu reisen. Das Problem mit rotierenden schwarzen Löchern ist, dass ... nun, das tun sie.

Die unglaubliche Geschwindigkeit, mit der sich die gestreckte Ringsingularität eines Schwarzen Lochs dreht, erzeugt eine enorme Zentrifugalkraft. Wir wissen, dass diese mächtige Zentrifugalkraft wirken würde, als wäre sie Antigravitation, da sie die Materie nicht in das Zentrum des Schwarzen Lochs ziehen, sondern herausdrücken würde.

Dies erzeugt eine Grenzlinie innerhalb des Schwarzen Lochs , die wir den inneren Horizont des Lochs nennen. Innerhalb der Grenzen dieser Linie wird Strahlung durch die extreme Anziehungskraft des Lochs stark angezogen.

Aber gleichzeitig wird diese Strahlung auch durch die Antigravitation nach außen gedrückt, die erzeugt wird, wenn wir uns der Singularität der Ringe des Lochs nähern. Der Wendepunkt zwischen Schwerkraft und Antigravitation wäre das, was wir den inneren Horizont des Schwarzen Lochs genannt haben.

Jede Materie, die nahe genug an diesen inneren Horizont herankommt, würde mit einer Strahlungswand von enormen Ausmaßen kollidieren; die Folgen davon sind heute innerhalb der Parameter von Raum und Zeit, wie wir sie verstehen, schwer zu erklären.

Die Schaffung eines inneren Horizonts wäre der Anfang vom Ende eines Schwarzen Lochs, da es sich unaufhaltsam selbst zerstören würde.

Die Existenz von rotierenden Schwarzen Löchern im Universum steht jedoch außer Frage. Um sie zu erklären, ist es notwendig, den von der Wissenschaft verwendeten mathematischen Rahmen neu zu bewerten, da aktuelle Modelle nicht in der Lage sind, das Paradoxon des Zusammenpralls gegensätzlicher Kräfte aufzulösen, die das Loch annullieren würden.

Was geht also wirklich in einem Schwarzen Loch vor? Wir können uns nur auf den kontinuierlichen Fortschritt der wissenschaftlichen Forschung verlassen, um eines Tages, vielleicht nicht so weit entfernt, eine zufriedenstellende Antwort zu finden, die uns das Universum, in dem wir leben, ein wenig besser verstehen lässt

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