Schwarze Löcher sind beängstigend und einige der faszinierendsten und mysteriösesten Objekte im Universum. Aber was ist ein Schwarzes Loch? Schwarze Löcher sind im Wesentlichen Objekte im Weltraum, die so extrem massiv und dicht sind, dass nichts ihrer Anziehungskraft entgehen kann, einschließlich Licht (weshalb sie genannt werden schwarz Löcher). Dies führt zu einigen interessanten Szenarien in Bezug auf die Physik in der unmittelbaren Umgebung eines Schwarzen Lochs.
Die Theorie der allgemeinen Relativitätstheorie postuliert, dass alles mit Masse das Gewebe der Raumzeit krümmt, und diese Krümmung ist das, was wir als Schwerkraft kennen. Das beliebteste (und aussagekräftigste) Beispiel, um zu veranschaulichen, wie dies funktioniert, ist das einer Gummiplatte. Stellen Sie sich vor, Sie haben eine große dehnbare Gummiplatte, die vernünftigerweise ausgestreckt ist. Dieses Blatt ist eine zweidimensionale Darstellung des Raumgefüges (dreidimensional, zur Vereinfachung und Vereinfachung der Darstellung werden jedoch zwei verwendet). Wenn Sie einen kleinen Marmor auf das Blatt legen, wird eine kleine Vertiefung im Gummi entstehen. Stellen Sie sich vor, der Marmor ist ein Planet, und wenn Sie einen dieser coolen, glasgestreiften Murmeln haben, sieht er möglicherweise sogar Jupiter ähnlich. Wenn Sie einen kleinen Kieselstein (der eine eigene, sehr kleine Vertiefung erzeugt) durch den Marmor rollen, können Sie feststellen, dass der Kieselstein in Richtung der Einkerbung des Marmors abweicht. Im Wesentlichen zieht der Marmor den kleinen Kiesel aufgrund seiner Schwerkraft zu sich heran.
Wenn Sie nun eine Bowlingkugel auf das Blatt legen, die viel massiver ist, entsteht eine viel größere Vertiefung, die den Kieselstein beim Vorbeirollen wahrscheinlich einklemmt. Die Bowlingkugel würde in diesem Beispiel sehr gut so etwas wie einen Stern darstellen. Ein Schwarzes Loch ist die Masse eines Sterns, aber auf kleinstem Raum genug, um die Gummiplatte so weit einzudrücken, dass nichts durch die Einkerbung des Schwarzen Lochs in einer bestimmten Entfernung gerollt wird - egal wie schnell Sie es machen - kann entkommen. Der Bereich um ein Schwarzes Loch, aus dem nichts entkommen kann, wird als Ereignishorizont bezeichnet. Wie groß dieser Bereich ist, hängt von der Größe des Schwarzen Lochs selbst ab.
Ein stellares Schwarzes Loch entsteht, wenn ein Stern, dessen Kern über etwa 3 Sonnenmassen liegt, sich dem Ende seines Lebens nähert und die Fusionsprozesse im Inneren des Sterns nicht mehr ausreichend gegen die nach innen gerichtete Schwerkraft gedrückt werden, wodurch der Stern implodiert . Sobald die Materie im Inneren des Sterns auf einen bestimmten Radius komprimiert ist - nach dem Mathematiker, der sie formuliert hat, den Schwarzschild-Radius genannt -, bildet sich ein Schwarzes Loch.
Supermassive Schwarze Löcher sind solche, die sich im Zentrum von Galaxien bilden und sich in Milliarden von Sonnenmassen bewegen können. Zum Beispiel hat das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße eine Masse von etwa 40.000 Sonnen, und die Materie, die es umgibt - die sogenannte „Akkretionsscheibe“ - ist satte 4 Milliarden Sonnen. Wie bilden sich supermassereiche Schwarze Löcher? Hier ist ein ausgezeichneter, detaillierter Artikel über supermassereiche Schwarze Löcher, der einige der konkurrierenden Theorien über ihre Entstehung behandelt.
Schwarze Löcher gibt es je nach Masse in verschiedenen Größen. Wenn die Sonne beispielsweise zu einem Schwarzen Loch werden würde (dies wird jedoch nicht der Fall sein, da der Kern viel zu klein ist), würde der Radius des Schwarzen Lochs etwa 3 km betragen. Wenn die Erde unter seltsamen Umständen auf einen Raum verdichtet würde, der kleiner als ihr Scwarzschild-Radius ist, hätte das Schwarze Loch ungefähr die Größe einer Erdnuss.
Im Zentrum eines Schwarzen Lochs liegt eine sogenannte Singularität, bei der die Masse des Schwarzen Lochs auf ein Volumen von Null komprimiert wird und die Fähigkeit der allgemeinen Relativitätstheorie, zu beschreiben, was hier geschieht, zusammenbricht.
Woher wissen wir, dass schwarze Löcher existieren, wenn sie kein Licht aussenden? Hinweise auf stellare Schwarze Löcher ergeben sich aus der Beobachtung ihrer Wechselwirkungen in binären Systemen. Supermassive Schwarze Löcher können mit Röntgenteleskopen sowie durch die Schwerkraft, die sie auf die Sterne in einer Galaxie ausüben, beobachtet werden.
Um mehr über Schwarze Löcher zu erfahren, gibt es im Internet einige Ressourcen. Für den Anfang hat Hubblesite eine ausgezeichnete Enzyklopädie, ebenso wie Stardate.org. Sie können auch den Rest unseres Abschnitts über Schwarze Löcher im Guide to Space lesen oder sich die verschiedenen Astronomy Cast-Episoden zu diesem Thema anhören, wie z. B. Episoden 18, oder die Fragen zu Black, Black Holes.
Quellen: NASA: Blackholes, NASA: Stars, Hyperphysics
