Haupt Platz Was sind Schwarze Löcher? Die Fakten, Theorien und die Verwirrung darüber, wie schwarze Löcher gebildet werden und sich verhalten

Was sind Schwarze Löcher? Die Fakten, Theorien und die Verwirrung darüber, wie schwarze Löcher gebildet werden und sich verhalten



Wenn Sie die Worte 'Schwarzes Loch' hören, denken Sie vielleicht an einen sich drehenden Wirbel, der alles in den Schlund saugt wie Ihr Onkel an einem Hochzeitsbuffet. Sie können sich vorstellen, wie ein Stern wie ein Stück Spaghetti darauf zugezogen wird und um die Leere flattert, bis er nicht mehr existiert. Die Realität ist nicht so einfach oder so lecker. Hier ist unsere Grundierung.

Was sind Schwarze Löcher? Die Fakten, Theorien und die Verwirrung darüber, wie schwarze Löcher gebildet werden und sich verhalten

Was ist ein Schwarzes Loch?

Schwarze Löcher haben Physiker seit Jahrhunderten verwirrt, aber eine einfache Beschreibung wäre ein Gebiet in der Raumzeit, das eine so starke Schwerkraft aufweist, dass selbst Licht seiner Anziehungskraft nicht entkommen kann.

Eines der ersten Dinge, die man über Schwarze Löcher verstehen sollte, ist, dass sie kein leerer Raum sind, sondern Materie, die auf einen sehr kleinen Bereich verdichtet wird. Ein Schwarzes Loch kann zum Beispiel die Masse von 20 Sternen haben, aber nur die Größe des Zentrums von London. Diese Dichte wirkt sich seltsam auf die Gesetze von Zeit und Raum aus. Eine davon ist das Auftreten einer theoretischen Barriere, die als Ereignishorizont bezeichnet wird.

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Siehe verwandten Durchbruch des Schwarzen Lochs zeigt wackelnde Jets, die von Supercomputern entdeckt wurden Das älteste supermassive Schwarze Loch, das jemals gefunden wurde, ist 13,7 Milliarden Lichtjahre entfernt

In Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie ist der Ereignishorizont ein Punkt ohne Wiederkehr. Wenn sich ein Objekt dem Ereignishorizont nähert, biegen sich immer mehr Pfade seiner Partikel zum Schwarzen Loch. Sobald der Ereignishorizont durchbrochen wurde, wird die Verformung der Raumzeit so groß, dass sich die Partikel nicht mehr nach außen bewegen können.

Dies ist der Punkt, an dem das Loch schwarz wird, wenn das Licht nicht entweichen kann, um vorwärts in Richtung einer Gravitationssingularität vorwärts gezogen zu werden. Ein Punkt, an dem die Raumzeit so verzerrt ist, dass ihre Krümmung unendlich ist. Hier werden alle Gesetze der Physik, wie wir sie verstehen, aus dem Fenster geworfen. Niemand weiß wirklich, was an der Singularität passiert.

Wie groß sind schwarze Löcher?

Es gibt vier Klassen von Schwarzen Löchern, von denen zwei hypothetisch sind. Am oberen Ende des Spektrums befinden sich supermassereiche Schwarze Löcher, von denen angenommen wird, dass sie sich im Zentrum der meisten Galaxien befinden. Die in unserer eigenen Milchstraße, bekannt als Schütze A *, hat vermutlich die Masse von 4 Millionen Sonnen mit einem Ereignishorizont von 44 Millionen Kilometern.

Am unteren Ende des Spektrums befindet sich das Mikro-Schwarze Loch, das so klein wie ein einzelnes Atom sein kann, obwohl wir noch keines dieser Größe messen müssen. Dazwischen befinden sich hypothetische Schwarze Löcher mittlerer Masse und stellare Schwarze Löcher, die durch den Zusammenbruch von Sternen mit etwa der dreifachen oder mehr Masse unserer Sonne entstehen.black_hole_nasa

(Künstlerische Darstellung des stellaren Schwarzen LochsCygnus X-1. Anerkennung:NASA / CXC / M.Weiss)

Eine weitere faszinierende mögliche Kategorie ist das ursprüngliche Schwarze Loch, das erstmals 1971 von Stephen Hawking vorgeschlagen wurde. Diese hypothetischen Schwarzen Löcher könnten während der Geburt des Universums vor der Entstehung von Sternen entstanden sein und wichtige Erklärungen für die Existenz dunkler Materie enthalten .

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Die Bemühungen, sie zu finden, sind bislang erfolglos geblieben, obwohl sich dies dank der Ligo-Virgo-Partnerschaft und der Erkennung von Gravitationswellen ändern könnte. In der Lage zu sein, Wellen im Gewebe der Raumzeit zu erkennen, könnte den Weg für weitere Untersuchungen ebnen und in die Zeit zurückblicken, in der Fusionen von Schwarzen Löchern vor den Sternen stattfinden.

Was würde mit mir passieren, wenn ich in ein schwarzes Loch fallen würde?

Wenn Sie das Pech hatten, in ein Schwarzes Loch gesaugt zu werden (mein Mitgefühl), werden Ihnen einige seltsame Dinge passieren, und einige noch seltsamere Dinge werden jemandem passieren, der Sie aus sicherer Entfernung beobachtet.

Was passiert, wenn ein Objekt den Ereignishorizont durchbricht, ist nicht leicht zu verstehen, und das liegt daran, dass sich an diesem Punkt zwei verschiedene Modelle der Physik - Quantenmechanik und allgemeine Relativitätstheorie - widersprechen.

Es gibt eine ausgezeichnete Beschreibung dieses Quadrums - das als Informationsparadoxon für das Schwarze Loch bezeichnet wird - von Amanda Gefter für dieBBC . Das Wesentliche dabei ist: Wenn jemand beobachtet, wie Sie den Ereignishorizont durchbrechen, werden Sie langsam durch die Verzerrung des Raums, die Verlangsamung der Zeit und die Hitze der Hawkings-Strahlung ausgelöscht - etwas, das im Laufe der Zeit auch das zerstreuen wird schwarzes Loch.

Du bist also tot, oder? Nicht genau. Gemäß der allgemeinen Relativitätstheorie würden Sie tatsächlich den Ereignishorizont durchlaufen und die Auswirkungen der Schwerkraft nicht bemerken, weil Sie sich im freien Fall befinden würden (etwas, das Einstein seins nannte glücklichster Gedanke ) und stürzt in Richtung Singularität.

Aber wie kann man durch den Weltraum reisen und gleichzeitig knusprig verbrannt werden? Dieses Dilemma tritt auf, weil die Quantenphysik besagt, dass Informationen nicht verloren gehen können und Ihr Körper daher außerhalb des Horizonts bleiben muss. Wenn Sie jedoch den Ereignishorizont nicht überschreiten, verstoßen Sie gegen die Gesetze der allgemeinen Relativitätstheorie. Wissenschaftler haben eine Reihe von Lösungen postuliert, um diese widersprüchlichen Naturgesetze in Einklang zu bringen, aber das Paradoxon ist ein fortwährendes Fragezeichen im Herzen der Physik.

Wenn es um Schwarze Löcher geht, kann nicht nur Licht entkommen, sondern auch das Gehirn von Generationen von Denkern.

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Bildnachweis: Wikimedia Commons

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