WIE SCHNELL DREHEN SICH SCHWARZE LöCHER?

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Es gibt nichts im Universum, das beeindruckender oder mysteriöser ist als ein Schwarzes Loch. Alle ihre Geheimnisse verbergen sich hinter dem Schleier des Ereignishorizonts.

Wie sehen Sie aus? Wir wissen es nicht. Sie absorbieren die gesamte Strahlung, die sie abgeben. Wie gross sind sie? Haben sie eine Größe oder könnten sie unendlich dicht sein? Wir wissen es einfach nicht. Aber es gibt ein paar Dinge, die wir wissen können. Zum Beispiel, wie massiv sie sind und wie schnell sie sich drehen.

Warte was? Spinnen?

Betrachten Sie den massiven Stern, der vor dem Schwarzen Loch kam. Es wurde aus einem Sonnennebel gebildet, der seine Rotation durch Mittelung des Impulses aller einzelnen Teilchen in der Wolke erlangte. Als die gegenseitige Schwerkraft den Stern zusammenzog, drehte er sich durch die Erhaltung des Drehimpulses schneller. Wenn ein Stern zu einem Schwarzen Loch wird, hat er immer noch all diese Masse, wird aber jetzt auf einen unendlich kleineren Raum komprimiert. Und um diesen Drehimpuls zu erhalten, beschleunigt sich die Rotationsrate des Schwarzen Lochs um ein Vielfaches. Die gesamte Geschichte von allem, was das Schwarze Loch jemals verbraucht hat, wurde auf eine einzige Zahl gemittelt: die Spinrate.

Wenn das Schwarze Loch auf eine unendlich kleine Größe schrumpfen könnte, würden Sie denken, dass die Spinrate auch auf unendlich ansteigen könnte. Aber Schwarze Löcher haben ein Tempolimit.

„Es gibt eine Geschwindigkeitsbegrenzung für das Drehen eines Schwarzen Lochs. Je schneller sich ein Schwarzes Loch dreht, desto kleiner ist sein Ereignishorizont. "

Das ist Dr. Mark Morris, Professor für Astronomie an der UCLA. Er hat einen Großteil seiner Zeit der Erforschung der Geheimnisse der Schwarzen Löcher gewidmet.

„Es gibt diese Region, die Ergosphäre genannt wird, zwischen dem Ereignishorizont und einer anderen Grenze außerhalb. Die Ergosphäre ist eine sehr interessante Region außerhalb des Ereignishorizonts, in der eine Vielzahl interessanter Effekte auftreten können. “

Stellen Sie sich den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs als Kugel im Raum vor, und dann umgibt dieses Schwarze Loch die Ergosphäre. Je schneller sich das Schwarze Loch dreht, desto flacher wird diese Ergosphäre.

„Das Tempolimit wird durch den Ereignishorizont festgelegt und erreicht schließlich bei einer ausreichend hohen Drehung die Singularität. Sie können keine so genannte nackte Singularität haben. Sie können keine Singularität haben, die dem Rest des Universums ausgesetzt ist. Das würde bedeuten, dass die Singularität selbst Energie oder Licht emittieren könnte und jemand außerhalb sie tatsächlich sehen könnte. Und das kann nicht passieren. Das ist die physikalische Einschränkung, wie schnell es sich drehen kann. Physiker verwenden Einheiten für Drehimpulse, die in Bezug auf die Masse gegossen werden, was eine merkwürdige Sache ist. Die Geschwindigkeitsbegrenzung kann so beschrieben werden, dass der Drehimpuls der Masse des Schwarzen Lochs entspricht und die Geschwindigkeitsbegrenzung festlegt. “

Stell dir vor. Das Schwarze Loch dreht sich bis zu dem Punkt, an dem es sich gerade offenbart. Aber das ist unmöglich. Die Gesetze der Physik lassen es nicht schneller drehen. Und hier ist der erstaunliche Teil. Astronomen haben tatsächlich supermassereiche Schwarze Löcher entdeckt, die sich an den von diesen Theorien vorhergesagten Grenzen drehen.

Ein Schwarzes Loch im Herzen der Galaxie NGC 1365 dreht sich mit 84% Lichtgeschwindigkeit. Es hat das kosmische Tempolimit erreicht und kann sich nicht schneller drehen, ohne seine Singularität zu offenbaren.