« Science-Fiction kann nützlich sein – sie regt die Fantasie an und nimmt Angst vor der Zukunft. Allerdings können wissenschaftliche Fakten viel überraschender sein. Die Science-Fiction hat sich nie die Existenz von Schwarzen Löchern vorgestellt»
Stephen Hawking

In den Tiefen des Universums verbergen sich für den Menschen unzählige Geheimnisse und Geheimnisse. Eines davon sind Schwarze Löcher – Objekte, die selbst die größten Köpfe der Menschheit nicht verstehen können. Hunderte von Astrophysikern versuchen, die Natur von Schwarzen Löchern aufzudecken, aber zum jetzigen Zeitpunkt haben wir ihre Existenz noch nicht einmal in der Praxis bewiesen.

Filmregisseure widmen ihnen ihre Filme, und unter gewöhnlichen Menschen sind schwarze Löcher zu einem solchen Kultphänomen geworden, dass sie mit dem Ende der Welt und dem unvermeidlichen Tod gleichgesetzt werden. Sie werden gefürchtet und gehasst, aber gleichzeitig werden sie von dem Unbekannten, das diese seltsamen Fragmente des Universums in sich bergen, vergöttert und verehrt. Stimmen Sie zu, von einem Schwarzen Loch verschluckt zu werden, ist so romantisch. Mit ihrer Hilfe ist es möglich, und sie können auch für uns Wegbegleiter sein.

Die Boulevardpresse spekuliert oft über die Beliebtheit von Schwarzen Löchern. Es ist kein Problem, in Zeitungen Schlagzeilen über den Weltuntergang aufgrund einer weiteren Kollision mit einem supermassereichen Schwarzen Loch zu finden. Viel schlimmer ist, dass der Analphabetenteil der Bevölkerung alles ernst nimmt und regelrechte Panik auslöst. Um etwas Klarheit zu schaffen, werden wir eine Reise zu den Ursprüngen der Entdeckung von Schwarzen Löchern unternehmen und versuchen zu verstehen, was sie sind und wie man sich ihnen nähern kann.

Unsichtbare Sterne

Zufällig beschreiben moderne Physiker die Struktur unseres Universums mithilfe der Relativitätstheorie, die Einstein der Menschheit zu Beginn des 20. Jahrhunderts sorgfältig zur Verfügung stellte. Noch mysteriöser werden Schwarze Löcher, an deren Ereignishorizont alle uns bekannten Gesetze der Physik, einschließlich Einsteins Theorie, keine Gültigkeit mehr haben. Ist das nicht wunderbar? Darüber hinaus wurde die Vermutung über die Existenz von Schwarzen Löchern schon lange vor Einsteins Geburt geäußert.

Im Jahr 1783 kam es in England zu einem deutlichen Anstieg der wissenschaftlichen Aktivität. Damals ging die Wissenschaft Seite an Seite mit der Religion, sie kamen gut miteinander aus und Wissenschaftler galten nicht mehr als Ketzer. Darüber hinaus waren Priester in der wissenschaftlichen Forschung tätig. Einer dieser Diener Gottes war der englische Pfarrer John Michell, der sich nicht nur mit Fragen der Existenz beschäftigte, sondern auch mit ganz wissenschaftlichen Problemen. Michell war ein sehr begabter Wissenschaftler: Zunächst war er Lehrer für Mathematik und antike Linguistik an einem der Colleges und wurde danach für eine Reihe von Entdeckungen in die Royal Society of London aufgenommen.

John Michell studierte Seismologie, aber in seiner Freizeit dachte er gerne über das Ewige und den Kosmos nach. So kam er auf die Idee, dass es irgendwo in den Tiefen des Universums supermassereiche Körper mit einer so starken Schwerkraft geben könnte, dass man sich mit einer Geschwindigkeit bewegen muss, die gleich oder höher als die Anziehungskraft eines solchen Körpers ist Lichtgeschwindigkeit. Wenn wir eine solche Theorie als wahr akzeptieren, wird selbst Licht nicht in der Lage sein, eine zweite Fluchtgeschwindigkeit zu entwickeln (die Geschwindigkeit, die erforderlich ist, um die Anziehungskraft des austretenden Körpers zu überwinden), sodass ein solcher Körper für das bloße Auge unsichtbar bleibt.

Michell nannte seine neue Theorie „dunkle Sterne“ und versuchte gleichzeitig, die Masse solcher Objekte zu berechnen. Seine Gedanken zu diesem Thema äußerte er in einem offenen Brief an die Royal Society of London. Leider war diese Forschung damals für die Wissenschaft nicht von besonderem Wert, weshalb Michells Brief an die Archive geschickt wurde. Nur zweihundert Jahre später, in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts, wurde es neben Tausenden anderen Aufzeichnungen entdeckt, die sorgfältig in der alten Bibliothek aufbewahrt wurden.

Der erste wissenschaftliche Beweis für die Existenz von Schwarzen Löchern

Nach der Veröffentlichung von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie begannen Mathematiker und Physiker ernsthaft damit, die Gleichungen des deutschen Wissenschaftlers zu lösen, die uns viel Neues über die Struktur des Universums verraten sollten. Der deutsche Astronom und Physiker Karl Schwarzschild beschloss 1916, dasselbe zu tun.

Der Wissenschaftler kam anhand seiner Berechnungen zu dem Schluss, dass die Existenz von Schwarzen Löchern möglich ist. Er war auch der Erste, der den später romantischen Ausdruck „Ereignishorizont“ beschrieb – die imaginäre Grenze der Raumzeit an einem Schwarzen Loch, nach deren Überquerung es einen Punkt gibt, an dem es kein Zurück mehr gibt. Nichts wird dem Ereignishorizont entkommen, nicht einmal Licht. Jenseits des Ereignishorizonts tritt die sogenannte „Singularität“ auf, bei der die uns bekannten Gesetze der Physik nicht mehr gelten.

Indem er seine Theorie weiter entwickelte und Gleichungen löste, entdeckte Schwarzschild neue Geheimnisse der Schwarzen Löcher für sich und die Welt. So konnte er allein auf dem Papier die Entfernung vom Zentrum des Schwarzen Lochs, wo seine Masse konzentriert ist, zum Ereignishorizont berechnen. Schwarzschild nannte diesen Abstand den Gravitationsradius.

Trotz der Tatsache, dass Schwarzschilds Lösungen mathematisch äußerst korrekt waren und nicht widerlegt werden konnten, konnte die wissenschaftliche Gemeinschaft des frühen 20. Jahrhunderts eine solch schockierende Entdeckung nicht sofort akzeptieren, und die Existenz von Schwarzen Löchern wurde als eine Fantasie abgeschrieben, die überall auftauchte hin und wieder in der Relativitätstheorie. In den nächsten anderthalb Jahrzehnten verlief die Erforschung des Weltraums nach Schwarzen Löchern langsam, und nur wenige Anhänger der Theorie des deutschen Physikers beschäftigten sich damit.

Sterne bringen Dunkelheit hervor

Nachdem Einsteins Gleichungen in Einzelteile zerlegt worden waren, war es an der Zeit, die daraus gezogenen Schlussfolgerungen zu nutzen, um die Struktur des Universums zu verstehen. Insbesondere in der Theorie der Sternentwicklung. Es ist kein Geheimnis, dass in unserer Welt nichts ewig währt. Sogar Sterne haben ihren eigenen Lebenszyklus, wenn auch länger als ein Mensch.

Einer der ersten Wissenschaftler, der sich ernsthaft für die Sternentwicklung interessierte, war der junge Astrophysiker Subramanyan Chandrasekhar, ein gebürtiger Inder. 1930 veröffentlichte er eine wissenschaftliche Arbeit, die die angebliche innere Struktur von Sternen sowie ihre Lebenszyklen beschrieb.

Bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts vermuteten Wissenschaftler ein Phänomen wie die Gravitationskompression (Gravitationskollaps). An einem bestimmten Punkt in seinem Leben beginnt ein Stern unter dem Einfluss der Gravitationskräfte mit enormer Geschwindigkeit zusammenzuziehen. Dies geschieht in der Regel im Moment des Todes eines Sterns, aber während des Gravitationskollapses gibt es mehrere Möglichkeiten für die weitere Existenz eines heißen Balls.

Chandrasekhars wissenschaftlicher Berater, Ralph Fowler, ein angesehener theoretischer Physiker seiner Zeit, ging davon aus, dass sich jeder Stern während des Gravitationskollapses in einen kleineren und heißeren Stern verwandelt – einen Weißen Zwerg. Es stellte sich jedoch heraus, dass der Schüler die Theorie des Lehrers „gebrochen“ hatte, die zu Beginn des letzten Jahrhunderts von den meisten Physikern geteilt wurde. Nach der Arbeit eines jungen Inders hängt der Untergang eines Sterns von seiner Anfangsmasse ab. Beispielsweise können nur solche Sterne zu Weißen Zwergen werden, deren Masse das 1,44-fache der Sonnenmasse nicht überschreitet. Diese Zahl wurde als Chandrasekhar-Grenze bezeichnet. Überschreitet die Masse des Sterns diese Grenze, dann stirbt er auf ganz andere Weise. Unter bestimmten Bedingungen kann ein solcher Stern im Moment seines Todes zu einem neuen Neutronenstern wiedergeboren werden – ein weiteres Geheimnis des modernen Universums. Die Relativitätstheorie nennt uns eine weitere Option – die Komprimierung des Sterns auf ultrakleine Werte, und hier beginnt der Spaß.

Im Jahr 1932 erschien in einer der wissenschaftlichen Zeitschriften ein Artikel, in dem der brillante Physiker der UdSSR Lew Landau vorschlug, dass ein supermassereicher Stern beim Kollaps zu einem Punkt mit verschwindend kleinem Radius und unendlicher Masse komprimiert wird. Obwohl ein solches Ereignis aus der Sicht eines unvorbereiteten Menschen nur sehr schwer vorstellbar ist, war Landau nicht weit von der Wahrheit entfernt. Der Physiker schlug außerdem vor, dass nach der Relativitätstheorie die Schwerkraft an einem solchen Punkt so groß sein wird, dass sie beginnt, die Raumzeit zu verzerren.

Den Astrophysikern gefiel Landaus Theorie und sie entwickelten sie weiter. Dank der Bemühungen zweier Physiker – Robert Oppenheimer und Hartland Snyder – entstand 1939 in Amerika eine Theorie, die einen supermassiven Stern zum Zeitpunkt des Zusammenbruchs detailliert beschrieb. Als Ergebnis eines solchen Ereignisses hätte ein echtes Schwarzes Loch entstehen müssen. Trotz der Überzeugungskraft der Argumente bestritten Wissenschaftler weiterhin die Möglichkeit der Existenz solcher Körper sowie der Umwandlung von Sternen in sie. Sogar Einstein distanzierte sich von dieser Idee und glaubte, dass ein Stern zu solch phänomenalen Transformationen nicht fähig sei. Andere Physiker sparten nicht mit ihren Aussagen und nannten die Möglichkeit solcher Ereignisse lächerlich.
Allerdings kommt die Wissenschaft immer zur Wahrheit, man muss nur ein wenig warten. Und so geschah es.

Die hellsten Objekte im Universum

Unsere Welt ist eine Ansammlung von Paradoxien. Manchmal koexistieren darin Dinge, deren Koexistenz sich jeder Logik entzieht. Beispielsweise würde der Begriff „Schwarzes Loch“ von einem normalen Menschen nicht mit dem Ausdruck „unglaublich hell“ in Verbindung gebracht werden, aber eine Entdeckung in den frühen 60er Jahren des letzten Jahrhunderts ermöglichte es Wissenschaftlern, diese Aussage für falsch zu halten.

Mit Hilfe von Teleskopen konnten Astrophysiker bisher unbekannte Objekte am Sternenhimmel entdecken, die sich trotz der Tatsache, dass sie wie gewöhnliche Sterne aussahen, sehr seltsam verhielten. Bei der Untersuchung dieser seltsamen Leuchten machte der amerikanische Wissenschaftler Martin Schmidt auf deren Spektrographie aufmerksam, deren Daten andere Ergebnisse als beim Scannen anderer Sterne zeigten. Einfach ausgedrückt waren diese Sterne nicht wie die anderen, die wir gewohnt sind.

Plötzlich dämmerte es Schmidt und er bemerkte eine Verschiebung des Spektrums in den roten Bereich. Es stellte sich heraus, dass diese Objekte viel weiter von uns entfernt sind als die Sterne, die wir normalerweise am Himmel beobachten. Das von Schmidt beobachtete Objekt befand sich beispielsweise zweieinhalb Milliarden Lichtjahre von unserem Planeten entfernt, leuchtete aber so hell wie ein Stern in einigen hundert Lichtjahren Entfernung. Es stellt sich heraus, dass das Licht eines solchen Objekts mit der Helligkeit einer ganzen Galaxie vergleichbar ist. Diese Entdeckung war ein echter Durchbruch in der Astrophysik. Der Wissenschaftler nannte diese Objekte „Quasi-stellar“ oder einfach „Quasar“.

Martin Schmidt untersuchte weiterhin neue Objekte und stellte fest, dass solch ein helles Leuchten nur durch einen Grund verursacht werden kann – Akkretion. Akkretion ist der Prozess der Absorption umgebender Materie durch einen supermassereichen Körper mithilfe der Schwerkraft. Der Wissenschaftler kam zu dem Schluss, dass sich im Zentrum von Quasaren ein riesiges Schwarzes Loch befindet, das mit unglaublicher Kraft die ihn umgebende Materie im Weltraum anzieht. Während das Loch Materie aufnimmt, beschleunigen sich die Teilchen auf enorme Geschwindigkeiten und beginnen zu leuchten. Eine Art leuchtende Kuppel um ein Schwarzes Loch wird Akkretionsscheibe genannt. Seine Visualisierung wurde in Christopher Nolans Film Interstellar gut demonstriert, was viele Fragen aufwarf: „Wie kann ein Schwarzes Loch leuchten?“

Bisher haben Wissenschaftler bereits Tausende von Quasaren am Sternenhimmel gefunden. Diese seltsamen, unglaublich hellen Objekte werden Leuchtfeuer des Universums genannt. Sie ermöglichen es uns, uns die Struktur des Kosmos etwas besser vorzustellen und dem Moment näher zu kommen, in dem alles begann.

Obwohl Astrophysiker seit vielen Jahren indirekte Beweise für die Existenz supermassereicher unsichtbarer Objekte im Universum erhielten, existierte der Begriff „Schwarzes Loch“ erst 1967. Um komplexe Namen zu vermeiden, schlug der amerikanische Physiker John Archibald Wheeler vor, solche Objekte „Schwarze Löcher“ zu nennen. Warum nicht? Teilweise sind sie schwarz, weil wir sie nicht sehen können. Außerdem ziehen sie alles an, man kann in sie hineinfallen, genau wie in ein richtiges Loch. Und nach modernen Gesetzen der Physik ist es einfach unmöglich, aus einem solchen Ort herauszukommen. Stephen Hawking behauptet jedoch, dass man durch die Reise durch ein Schwarzes Loch in ein anderes Universum, eine andere Welt gelangen kann, und das ist Hoffnung.

Angst vor der Unendlichkeit

Aufgrund der übermäßigen Mystik und Romantisierung von Schwarzen Löchern sind diese Objekte unter den Menschen zu einer wahren Horrorgeschichte geworden. Die Boulevardpresse spekuliert gerne über den Analphabetismus der Bevölkerung, veröffentlicht erstaunliche Geschichten darüber, wie sich ein riesiges Schwarzes Loch auf unsere Erde zubewegt, das innerhalb weniger Stunden das Sonnensystem verschlingen wird, oder sendet einfach Wellen giftigen Gases auf unseren Planeten aus .

Besonders beliebt ist das Thema der Zerstörung des Planeten mit Hilfe des Large Hadron Collider, der 2006 in Europa auf dem Territorium des Europäischen Rates für Kernforschung (CERN) gebaut wurde. Die Panikwelle begann als dummer Scherz, wuchs aber wie ein Schneeball. Jemand verbreitete das Gerücht, dass sich im Teilchenbeschleuniger des Colliders ein Schwarzes Loch bilden könnte, das unseren Planeten vollständig verschlingen würde. Natürlich begannen die empörten Menschen, ein Verbot von Experimenten am LHC zu fordern, aus Angst vor diesem Ausgang der Ereignisse. Beim Europäischen Gerichtshof gingen Klagen ein, in denen gefordert wurde, den Collider zu schließen und die Wissenschaftler, die ihn geschaffen haben, mit der vollen Härte des Gesetzes zu bestrafen.

Tatsächlich bestreiten Physiker nicht, dass bei der Kollision von Teilchen im Large Hadron Collider Objekte entstehen können, die in ihren Eigenschaften Schwarzen Löchern ähneln, ihre Größe liegt jedoch auf dem Niveau von Elementarteilchen, und solche „Löcher“ existieren für solche kurze Zeit, in der wir ihr Auftreten noch nicht einmal erfassen können.

Einer der Hauptexperten, die versuchen, die Welle der Unwissenheit vor den Menschen zu zerstreuen, ist Stephen Hawking, ein berühmter theoretischer Physiker, der darüber hinaus als echter „Guru“ in Bezug auf Schwarze Löcher gilt. Hawking bewies, dass Schwarze Löcher das in den Akkretionsscheiben erscheinende Licht nicht immer absorbieren und ein Teil davon in den Weltraum gestreut wird. Dieses Phänomen wurde Hawking-Strahlung oder Verdunstung eines Schwarzen Lochs genannt. Hawking stellte auch einen Zusammenhang zwischen der Größe eines Schwarzen Lochs und der Geschwindigkeit seiner „Verdunstung“ her – je kleiner es ist, desto kürzer ist seine Existenz. Das bedeutet, dass sich alle Gegner des Large Hadron Collider keine Sorgen machen sollten: Schwarze Löcher darin werden nicht einmal eine Millionstelsekunde überleben können.

Theorie nicht in der Praxis bewiesen

Leider erlaubt uns die menschliche Technologie in diesem Entwicklungsstadium nicht, die meisten von Astrophysikern und anderen Wissenschaftlern entwickelten Theorien zu testen. Einerseits wurde die Existenz von Schwarzen Löchern recht überzeugend auf dem Papier nachgewiesen und anhand von Formeln abgeleitet, in denen alles zu jeder Variablen passt. Andererseits ist es uns in der Praxis bisher nicht gelungen, ein echtes Schwarzes Loch mit eigenen Augen zu sehen.

Trotz aller Meinungsverschiedenheiten gehen Physiker davon aus, dass sich im Zentrum jeder Galaxie ein supermassereiches Schwarzes Loch befindet, das durch seine Schwerkraft Sterne zu Clustern zusammenfasst und sie dazu zwingt, in einer großen und freundlichen Gesellschaft durch das Universum zu reisen. In unserer Milchstraße gibt es nach verschiedenen Schätzungen 200 bis 400 Milliarden Sterne. Alle diese Sterne umkreisen etwas mit enormer Masse, das wir mit einem Teleskop nicht sehen können. Es handelt sich höchstwahrscheinlich um ein Schwarzes Loch. Sollten wir Angst vor ihr haben? – Nein, zumindest nicht in den nächsten paar Milliarden Jahren, aber wir können einen weiteren interessanten Film darüber machen.

Es gibt kein kosmisches Phänomen, das in seiner Schönheit faszinierender ist als Schwarze Löcher. Wie Sie wissen, erhielt das Objekt seinen Namen aufgrund der Tatsache, dass es Licht absorbieren, aber nicht reflektieren kann. Aufgrund ihrer enormen Schwerkraft saugen Schwarze Löcher alles an, was sich in ihrer Nähe befindet – Planeten, Sterne, Weltraumschrott. Das ist jedoch nicht alles, was man über Schwarze Löcher wissen muss, denn es gibt viele erstaunliche Fakten über sie.

Schwarze Löcher haben keinen Sinn ohne Wiederkehr

Lange Zeit glaubte man, dass alles, was in die Region eines Schwarzen Lochs fällt, darin verbleibt, doch das Ergebnis neuerer Forschungen ist, dass das Schwarze Loch nach einer Weile seinen gesamten Inhalt in den Weltraum „ausspuckt“, allerdings an einem anderen Ort Form, anders als das Original. Der Ereignishorizont, der als Punkt ohne Wiederkehr für Weltraumobjekte galt, erwies sich nur als ihr vorübergehender Zufluchtsort, doch dieser Prozess vollzieht sich sehr langsam.

Die Erde wird von einem Schwarzen Loch bedroht

Das Sonnensystem ist nur ein Teil einer unendlichen Galaxie, die eine große Anzahl schwarzer Löcher enthält. Es stellt sich heraus, dass die Erde von zwei von ihnen bedroht wird, aber glücklicherweise befinden sie sich in großer Entfernung – etwa 300 m 1600 Lichtjahre. Sie wurden in einer Galaxie entdeckt, die durch die Verschmelzung zweier Galaxien entstand.


Wissenschaftler sahen Schwarze Löcher nur, weil sie sich in der Nähe des Sonnensystems befanden, indem sie ein Röntgenteleskop verwendeten, das in der Lage ist, die von diesen Weltraumobjekten emittierten Röntgenstrahlen einzufangen. Schwarze Löcher wurden nach einem Namen benannt – Chandra zu Ehren des Mondgottes aus der hinduistischen Mythologie, da sie nebeneinander liegen und praktisch zu einem verschmelzen. Wissenschaftler sind zuversichtlich, dass Chandra aufgrund der enormen Schwerkraft bald einer werden wird.

Schwarze Löcher können mit der Zeit verschwinden

Früher oder später verlässt der gesamte Inhalt das Schwarze Loch und es bleibt nur noch Strahlung zurück. Wenn Schwarze Löcher an Masse verlieren, werden sie mit der Zeit kleiner und verschwinden dann vollständig. Der Tod eines Weltraumobjekts erfolgt sehr langsam und daher ist es unwahrscheinlich, dass ein Wissenschaftler sehen kann, wie das Schwarze Loch kleiner wird und dann verschwindet. Stephen Hawking argumentierte, dass das Loch im Weltraum ein stark komprimierter Planet sei und mit der Zeit verdampfe, beginnend an den Rändern der Verzerrung.

Schwarze Löcher müssen nicht unbedingt schwarz aussehen

Wissenschaftler behaupten, dass ein Schwarzes Loch keine Farbe hat, nur seine Oberfläche – der Ereignishorizont –, da ein Weltraumobjekt Lichtteilchen absorbiert, ohne sie zu reflektieren. Mit seinem Gravitationsfeld verdeckt es den gesamten Raum hinter sich, einschließlich Planeten und Sterne. Aber gleichzeitig entsteht durch die spiralförmige Absorption von Planeten und Sternen auf der Oberfläche eines Schwarzen Lochs aufgrund der enormen Bewegungsgeschwindigkeit von Objekten und der Reibung zwischen ihnen ein Leuchten, das heller als Sterne sein kann. Dabei handelt es sich um eine Ansammlung von Gasen, Sternenstaub und anderer Materie, die von einem Schwarzen Loch angesaugt wird. Außerdem kann ein Schwarzes Loch manchmal elektromagnetische Wellen aussenden und daher sichtbar sein.

Schwarze Löcher entstehen nicht aus dem Nichts; sie basieren auf einem erloschenen Stern.

Sterne leuchten im Weltraum dank ihrer Versorgung mit thermonuklearem Brennstoff. Am Ende beginnt der Stern abzukühlen und verwandelt sich allmählich von einem Weißen Zwerg in einen Schwarzen Zwerg. Der Druck im Inneren des abgekühlten Sterns beginnt zu sinken. Unter dem Einfluss der Schwerkraft beginnt der kosmische Körper zu schrumpfen. Die Folge dieses Prozesses ist, dass der Stern zu explodieren scheint, alle seine Teilchen im Weltraum zerstreut werden, gleichzeitig aber die Gravitationskräfte weiter wirken und benachbarte Weltraumobjekte anziehen, die dann von ihm absorbiert werden, wodurch die Kraft des Schwarzen erhöht wird Loch und seine Größe.

Supermassereiches Schwarzes Loch

Im Zentrum der Milchstraße befindet sich ein Schwarzes Loch, das Zehntausende Mal größer ist als die Sonne. Wissenschaftler nannten ihn Schütze und er befindet sich in einiger Entfernung von der Erde 26.000 Lichtjahre. Diese Region der Galaxie ist äußerst aktiv und absorbiert schnell alles, was sich in ihrer Nähe befindet. Sie „spuckt“ auch oft ausgestorbene Sterne aus.


Überraschend ist die Tatsache, dass die durchschnittliche Dichte eines Schwarzen Lochs trotz seiner enormen Größe sogar der Dichte von Luft entsprechen kann. Je größer der Radius eines Schwarzen Lochs, also die Anzahl der von ihm eingefangenen Objekte, desto kleiner wird die Dichte des Schwarzen Lochs, was durch einfache Gesetze der Physik erklärt werden kann. Die größten Körper im Weltraum könnten also tatsächlich so leicht wie Luft sein.

Schwarze Löcher können neue Universen erschaffen

So seltsam es auch klingen mag, insbesondere angesichts der Tatsache, dass Schwarze Löcher tatsächlich alles um sich herum absorbieren und dementsprechend zerstören, denken Wissenschaftler ernsthaft, dass diese Weltraumobjekte den Beginn der Entstehung eines neuen Universums markieren könnten. Wie wir wissen, absorbieren Schwarze Löcher also nicht nur Materie, sondern können sie in bestimmten Zeiträumen auch wieder abgeben. Jedes Teilchen, das aus einem Schwarzen Loch kommt, kann explodieren und dies wird zu einem neuen Urknall führen, und seiner Theorie zufolge ist unser Universum so erschienen, daher ist es möglich, dass das Sonnensystem, das heute existiert und in dem sich die Erde dreht, bevölkert von einer großen Anzahl von Menschen, wurde einst aus einem riesigen Schwarzen Loch geboren.

In der Nähe eines Schwarzen Lochs vergeht die Zeit sehr langsam

Wenn sich ein Objekt einem Schwarzen Loch nähert, beginnt seine Bewegung zu verlangsamen, egal wie viel Masse es hat, und das liegt daran, dass im Schwarzen Loch selbst die Zeit verlangsamt wird und alles sehr langsam abläuft. Dies liegt an der enormen Gravitationskraft, die das Schwarze Loch ausübt. Darüber hinaus geschieht das, was im Schwarzen Loch selbst passiert, ziemlich schnell. Wenn ein Beobachter das Schwarze Loch von außen betrachtet, scheint es ihm, als würden alle darin ablaufenden Prozesse langsam ablaufen, aber wenn er in seinen Trichter fällt , würden die Gravitationskräfte es sofort auseinanderreißen.

Es erhielt diesen Namen, weil es Licht absorbiert, es aber nicht wie andere Objekte reflektiert. Tatsächlich gibt es viele Fakten über Schwarze Löcher, und heute werden wir Ihnen einige der interessantesten vorstellen. Bis vor relativ kurzer Zeit glaubte man das Schwarzes Loch im Weltraum saugt alles auf, was sich in seiner Nähe befindet oder vorbeifliegt: Die Planeten sind Müll, doch neuerdings argumentieren Wissenschaftler, dass der Inhalt nach einiger Zeit „ausspuckt“, nur in völlig anderer Form. Bei Interesse Schwarze Löcher im Weltraum interessante Fakten Wir werden Ihnen heute mehr darüber erzählen.

Besteht eine Gefahr für die Erde?

Es gibt zwei Schwarze Löcher, die eine echte Bedrohung für unseren Planeten darstellen könnten, aber zu unserem Glück befinden sie sich weit entfernt in einer Entfernung von etwa 1600 Lichtjahren. Wissenschaftler konnten diese Objekte nur entdecken, weil sie sich in der Nähe des Sonnensystems befanden und spezielle Geräte, die Röntgenstrahlen einfingen, sie sehen konnten. Es besteht die Vermutung, dass die enorme Schwerkraft schwarze Löcher so beeinflussen kann, dass sie zu einem verschmelzen.

Es ist unwahrscheinlich, dass einer unserer Zeitgenossen den Moment einfangen kann, in dem diese mysteriösen Objekte verschwinden. Der Prozess des Absterbens von Löchern erfolgt so langsam.

Ein Schwarzes Loch ist ein Stern in der Vergangenheit

Wie Schwarze Löcher im Weltraum entstehen? Sterne verfügen über einen beeindruckenden Vorrat an thermonuklearem Brennstoff, weshalb sie so hell leuchten. Doch alle Ressourcen gehen zur Neige, der Stern kühlt ab, verliert allmählich sein Leuchten und verwandelt sich in einen Schwarzen Zwerg. Es ist bekannt, dass in einem abgekühlten Stern ein Kompressionsprozess stattfindet, der dazu führt, dass er explodiert und seine Partikel über große Entfernungen im Weltraum zerstreuen, benachbarte Objekte anziehen und dadurch die Größe des Schwarzen Lochs vergrößern.

Das Interessanteste über Schwarze Löcher im Weltraum Wir müssen es noch untersuchen, aber überraschenderweise kann seine Dichte trotz seiner beeindruckenden Größe der Dichte von Luft entsprechen. Dies deutet darauf hin, dass selbst die größten Objekte im Weltraum das gleiche Gewicht wie Luft haben können, also unglaublich leicht sein können. Hier wie Schwarze Löcher im Weltraum erscheinen.

Die Zeit vergeht in und um das Schwarze Loch sehr langsam, sodass in der Nähe fliegende Objekte ihre Bewegung verlangsamen. Der Grund für alles ist die enorme Schwerkraft, und noch erstaunlicher ist die Tatsache, dass alle im Loch selbst ablaufenden Prozesse eine unglaubliche Geschwindigkeit haben. Zum Beispiel, wenn Sie das beobachten Wie sieht ein Schwarzes Loch im Weltraum aus? Da man sich außerhalb der Grenzen der alles verzehrenden Masse befindet, scheint alles stillzustehen. Sobald das Objekt jedoch hineingelangt, würde es augenblicklich auseinandergerissen werden. Heute zeigen sie es uns Wie sieht ein Schwarzes Loch auf einem Weltraumfoto aus?, simuliert durch spezielle Programme.

Definition eines Schwarzen Lochs?

Jetzt wissen wir es Woher kommen schwarze Löcher im Weltraum?. Aber was ist sonst noch das Besondere an ihnen? Es ist unmöglich, a priori zu sagen, dass ein Schwarzes Loch ein Planet oder ein Stern ist, da dieser Körper weder gasförmig noch fest ist. Hierbei handelt es sich um ein Objekt, das nicht nur die Breite, Länge und Höhe, sondern auch die Zeitleiste verzerren kann. Was den physikalischen Gesetzen völlig widerspricht. Wissenschaftler behaupten, dass sich die Zeit im Bereich des Horizonts einer räumlichen Einheit vorwärts und rückwärts bewegen kann. Was ist in einem Schwarzen Loch im Weltraum? Man kann es sich nicht vorstellen, die Lichtquanten, die dort ankommen, werden um ein Vielfaches mit der Masse der Singularität vervielfacht, dieser Vorgang erhöht die Kraft der Gravitationskraft. Wenn Sie also eine Taschenlampe mitnehmen und in ein Schwarzes Loch gehen, leuchtet dieses nicht. Singularität ist der Punkt, an dem alles zur Unendlichkeit tendiert.

Die Struktur eines Schwarzen Lochs ist eine Singularität und ein Ereignishorizont. Innerhalb der Singularität verlieren physikalische Theorien völlig ihre Bedeutung, weshalb sie für Wissenschaftler immer noch ein Rätsel bleibt. Durch das Überschreiten der Grenze (Ereignishorizont) verliert ein physisches Objekt die Möglichkeit zur Rückkehr. Wir wissen es nicht weit Alles über Schwarze Löcher im Weltraum, aber das Interesse an ihnen lässt nicht nach.

Schwarze Löcher gehören zu den mächtigsten und geheimnisvollsten Objekten im Universum. Sie entstehen nach der Zerstörung eines Sterns.

Die NASA hat eine Reihe atemberaubender Bilder von vermeintlichen Schwarzen Löchern in den Weiten des Weltraums zusammengestellt.

Hier ist ein Foto der nahegelegenen Galaxie Centaurus A, aufgenommen vom Röntgenobservatorium Chandra. Dies zeigt den Einfluss eines supermassereichen Schwarzen Lochs innerhalb einer Galaxie.

Die NASA gab kürzlich bekannt, dass aus einem explodierenden Stern in einer nahegelegenen Galaxie ein Schwarzes Loch entsteht. Laut Discovery News befindet sich dieses Loch in der M-100-Galaxie, 50 Millionen Jahre von der Erde entfernt.

Hier ist ein weiteres sehr interessantes Foto vom Chandra-Observatorium, das die Galaxie M82 zeigt. Die Nasa geht davon aus, dass das Abgebildete die Ausgangspunkte für zwei supermassereiche Schwarze Löcher sein könnte. Forscher gehen davon aus, dass die Bildung von Schwarzen Löchern beginnt, wenn Sterne ihre Ressourcen erschöpfen und ausbrennen. Sie werden durch ihr eigenes Schwerkraftgewicht zerquetscht.

Wissenschaftler verbinden die Existenz von Schwarzen Löchern mit Einsteins Relativitätstheorie. Experten nutzen Einsteins Verständnis der Schwerkraft, um die enorme Gravitationskraft eines Schwarzen Lochs zu bestimmen. Auf dem dargestellten Foto stimmen Informationen des Chandra-Röntgenobservatoriums mit Bildern überein, die vom Hubble-Weltraumteleskop aufgenommen wurden. Die NASA geht davon aus, dass sich diese beiden Schwarzen Löcher seit 30 Jahren spiralförmig aufeinander zubewegen und mit der Zeit zu einem großen Schwarzen Loch werden könnten.

Dies ist das stärkste Schwarze Loch in der kosmischen Galaxie M87. Subatomare Teilchen, die sich fast mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, weisen darauf hin, dass sich im Zentrum dieser Galaxie ein supermassereiches Schwarzes Loch befindet. Es wird angenommen, dass es Materie in der Menge von 2 Millionen unserer Sonnen „absorbiert“.

Die NASA glaubt, dass dieses Bild zwei supermassereiche Schwarze Löcher zeigt, die kollidieren und ein System bilden. Oder handelt es sich um den sogenannten „Slingshot-Effekt“, bei dem ein System aus 3 Schwarzen Löchern entsteht. Wenn Sterne Supernovae sind, können sie kollabieren und sich erneut bilden, was zur Bildung von Schwarzen Löchern führt.

Diese künstlerische Darstellung zeigt ein Schwarzes Loch, das Gas von einem nahegelegenen Stern ansaugt. Ein Schwarzes Loch hat diese Farbe, weil sein Gravitationsfeld so dicht ist, dass es Licht absorbiert. Schwarze Löcher sind unsichtbar, daher spekulieren Wissenschaftler nur über ihre Existenz. Ihre Größe kann nur einem Atom oder einer Milliarde Sonnen entsprechen.

Diese künstlerische Darstellung zeigt einen Quasar, ein supermassereiches Schwarzes Loch, das von rotierenden Teilchen umgeben ist. Dieser Quasar befindet sich im Zentrum der Galaxie. Quasare befinden sich im Anfangsstadium der Entstehung von Schwarzen Löchern, können aber noch Milliarden von Jahren existieren. Dennoch geht man davon aus, dass sie in alten Epochen des Universums entstanden sind. Es wird angenommen, dass alle „neuen“ Quasare einfach vor unserer Sicht verborgen blieben.

Die Spitzer- und Hubble-Teleskope haben falschfarbige Teilchenstrahlen eingefangen, die aus einem riesigen, mächtigen Schwarzen Loch schießen. Es wird angenommen, dass sich diese Jets über 100.000 Lichtjahre im Weltraum erstrecken und so groß sind wie die Milchstraße unserer Galaxie. Aus unterschiedlichen Lichtwellen entstehen unterschiedliche Farben. In unserer Galaxie gibt es ein mächtiges Schwarzes Loch, Sagittarius A. Die NASA glaubt, dass seine Masse der Masse von 4 Millionen unserer Sonnen entspricht.

Dieses Bild zeigt einen Mikroquasar, bei dem es sich vermutlich um ein kleineres Schwarzes Loch mit der gleichen Masse wie ein Stern handelt. Würde man in ein Schwarzes Loch fallen, würde man an dessen Grenze den Zeithorizont überschreiten. Selbst wenn Sie nicht von der Schwerkraft erdrückt werden, werden Sie niemals aus einem Schwarzen Loch zurückkehren. In einem dunklen Raum ist es unmöglich, Sie zu sehen. Jeder Reisende in ein Schwarzes Loch wird durch die Schwerkraft auseinandergerissen.

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Schwarze Löcher im Universum

In populärwissenschaftlicher Literatur und Artikeln über das Universum findet man häufig den Begriff „Schwarzes Loch“. Der Leser, der diesen Satz zum ersten Mal liest, hat sofort das Bild von beispielsweise einem Loch in der Wand, das einen dunklen Raum trennt, ansonsten von einem gewöhnlichen Loch. Auch die Erwähnung von Löchern im Universum wird zunächst mit einem bestimmten Loch im Himmel in Verbindung gebracht. Das letzte Urteil ist teilweise wahr, aber das physikalische Wesen eines Schwarzen Lochs ist viel komplexer, als es auf den ersten Blick erscheinen mag. Was ist also ein Schwarzes Loch? In der modernen Wissenschaft wird ein Schwarzes Loch üblicherweise als eine Region der Raumzeit bezeichnet, in der das Gravitationsfeld (Schwerkraft) so stark ist, dass kein einziges Objekt (nicht einmal Strahlung) aus ihm entkommen kann. Der Name „Schwarzes Loch“ wurde 1968 vom amerikanischen Physiker John A. Wheeler in seinem Artikel über diese erstaunlichen Himmelsobjekte geprägt. Der neue Begriff erfreute sich sofort großer Beliebtheit und ersetzte die zuvor verwendeten Namen „collapsar“ und „gefrorener Stern“. Diese Himmelsobjekte sind also einfach so etwas wie ein Stern (schwarze Kugeln?), aber mit einem sehr starken Gravitationsfeld? Aber das wird eine zu einfache (und nicht ganz korrekte) Beschreibung der vielleicht mysteriösesten Objekte im Universum sein. Um besser zu verstehen, was es ist, gehen wir kurz zurück in die Zeit des großen Physikers Isaac Newton, der das Gesetz der universellen Gravitation entdeckte. Die Legende vom Apfel, der Newton auf den Kopf fiel, mag umstritten sein, aber wie dem auch sei, die brillante Vermutung des Wissenschaftlers ermöglichte es, das Gesetz einer universellen Kraft abzuleiten, der absolut alles unterliegt! Das Gravitationsfeld wirkt nicht nur auf volumetrische Körper, die voneinander angezogen werden, sondern auch auf Mikropartikel und sogar Licht. Dies ist ein sehr wichtiger Punkt, der im Wesentlichen mit der Untersuchung der Eigenschaften von Schwarzen Löchern zusammenhängt. Der erste, der die Existenz unsichtbarer Sterne zugab, war der Wissenschaftler Pierre Simon Laplace (1749 - 1827) aus dem 18. und 19. Jahrhundert, der für die Theorie der Entstehung von Planeten im Sonnensystem aus verdünnter Materie (Wolken) berühmt war. Laplace schrieb erstmals 1795 über unsichtbare Sterne. Geleitet vom Gesetz der universellen Gravitation kam er zu dem Schluss, dass ein Stern mit einer Dichte gleich der der Erde und einem Durchmesser, der 250-mal größer als der Durchmesser der Sonne ist, aufgrund seiner Dichte keinen einzigen Lichtstrahl zu uns gelangen lässt Schwerkraft; Daher ist es möglich, dass die hellsten Himmelskörper im Universum aus diesem Grund unsichtbar sind.

Schauen Sie sich auch Bilder von Schwarzen Löchern (Zeitraum – Februar 2004*Februar 2005) vom Server unserer Kollegen Universe Today an

Den Nachweis kann heute jeder Schüler erbringen, der sich mit den Grundlagen der Physik auskennt. Denn je größer der kosmische Körper ist, desto größer ist die Geschwindigkeit, die man erreichen muss, um ihn für immer zu verlassen. Diese Geschwindigkeit wird als zweite kosmische Geschwindigkeit bezeichnet und beträgt für die Erde 11 km/s. Aber je größer die Masse und je kleiner der Radius des Himmelskörpers, desto größer ist die zweite kosmische Geschwindigkeit, denn Mit zunehmender Masse nimmt die Schwerkraft zu und mit zunehmender Entfernung vom Zentrum ab. Auf der Sonne beträgt die 2. Fluchtgeschwindigkeit 620 km/s, allerdings auf ihrer Oberfläche. Wenn wir uns vorstellen, dass die Sonne bei gleichbleibender Masse auf einen Radius von 10 Kilometern komprimiert wurde, dann erhöht sich die 2. kosmische Geschwindigkeit auf die halbe Lichtgeschwindigkeit oder 150.000 Kilometer pro Sekunde! Das heißt, wenn der Radius der Sonne noch weiter verringert wird (wobei die Masse unverändert bleibt), wird ein Moment kommen, in dem die zweite kosmische Geschwindigkeit die Lichtgeschwindigkeit oder 300.000 km/s erreicht! Laplace berücksichtigte natürlich nicht die Kompression von Himmelskörpern, die die wichtigste Rolle bei der Entstehung von Schwarzen Löchern spielt, aber er ermöglichte es, die Hauptsache zu verstehen: einen Himmelskörper, auf dessen Oberfläche sich der zweite befindet Die kosmische Geschwindigkeit überschreitet die Lichtgeschwindigkeit und wird für einen externen Beobachter unsichtbar! Sonst versucht das Licht in den Weltraum zu entkommen, doch die Schwerkraft lässt dies nicht zu und wir können von außen nur einen schwarzen Fleck im Weltraum sehen, also eine Art Loch! Ähnliche Schlussfolgerungen kamen 1783 von Laplaces Zeitgenossen, dem englischen Geologen J. Michell, aber seine Werke sind weniger bekannt.

Wir sind daher davon überzeugt, dass es unsichtbare Himmelskörper geben kann, die tatsächlich existieren, aber von der Erde aus nicht beobachtet werden können, weil ihnen die Strahlung fehlt. All dies schien überzeugend, bis die wissenschaftliche Welt zu Beginn des 20. Jahrhunderts mit der Theorie eines anderen großen Physikers, Albert Einstein, bekannt wurde. Doch die Überzeugungskraft von Laplace und Mitchell war immer noch ins Wanken geraten, und zwar aus dem einfachen Grund, dass sie zu ihrer Zeit noch nicht wussten, dass höhere Geschwindigkeiten als die Lichtgeschwindigkeit in der Natur einfach nicht existieren. Die Allgemeine Relativitätstheorie hat es ermöglicht, einen großen Schritt in Richtung der Definition eines Schwarzen Lochs in ihrem modernen Verständnis zu machen. Um das Wesen des Unterschieds zwischen der Schwerkraft nach Newton und der Schwerkraft nach Einstein zu verstehen, kehren wir zum Experiment mit der Kompression der Sonne zurück. Newtons Gesetz besagt, dass sich die Schwerkraft vervierfacht, wenn wir einen Körper um die Hälfte zusammendrücken. Einstein konnte jedoch hervorragend beweisen, dass die Schwerkraft schneller zunimmt, und je weiter wir einen Körper zusammendrücken, desto schneller nimmt die Schwerkraft zu. Wenn wir der Newtonschen Schwerkraft folgen, wird die Schwerkraft unendlich groß, wenn der Radius gleich 0 wird. Einstein fand heraus, dass die Schwerkraft beim sogenannten Gravitationsradius des Himmelskörpers unendlich wird. Die Kugel wird durch einen solchen Radius beschrieben, der auch Schwarzschild-Kugel genannt wird. Andernfalls schrumpft der Körper nicht zu einem Punkt, er hat bestimmte Abmessungen, aber die Schwerkraft tendiert zur Unendlichkeit. Der Gravitationsradius hängt direkt von der Masse des Himmelskörpers ab. Beispielsweise beträgt der Gravitationsradius der Erde 10 mm (derzeit 6400 km) und der der Sonne 3000 m (700.000 km). Die Theorie besagt also, dass jeder Himmelskörper (Stern, Planet), der sich auf einen Gravitationsradius zusammengezogen hat, keine Strahlungsquelle mehr ist, weil Licht oder jede andere Strahlung kann einen bestimmten Körper nicht verlassen, da die 2. kosmische Geschwindigkeit vom Gravitationsradius und weniger höher als die Lichtgeschwindigkeit ist. Eine Frage bleibt: Was und wie kann ein Stern auf seinen Gravitationsradius komprimiert werden? Antwort: der Stern selbst! Während der Stern „lebt“, finden in seinem Inneren thermonukleare Reaktionen statt, die Strahlungsflüsse zur Oberfläche der Gaskugel erzeugen. Doch der Stoff (Wasserstoff) für Reaktionen ist begrenzt und geht über einen Zeitraum von mehreren zehn Millionen bis Milliarden Jahren zur Neige.

Nachdem der Wasserstoff als Brennstoff verbraucht ist, verschwindet der zuvor durch die Reaktionen erzeugte Innendruck und der Stern beginnt unter dem Einfluss seiner eigenen Schwerkraft zu schrumpfen, ähnlich wie wir ein großes Stück Watte mit unseren Händen zusammendrücken. Manche Sterne ziehen sich sehr schnell zusammen – katastrophal. Es kommt zum sogenannten Gravitationskollaps. Nachdem wir die Frage nach der Kompression von Sternen geklärt haben, kommen wir zum Wichtigsten – der Frage nach der Existenz von Schwarzen Löchern. Wir haben herausgefunden, dass solche Objekte theoretisch existieren können, aber wie findet man sie praktisch? Schließlich muss man, so der berühmte Philosoph Konfuzius, in einem dunklen Raum nach einer schwarzen Katze suchen, und es ist unbekannt, ob sie überhaupt da ist. Die Suche nach mysteriösen Objekten begann mit Röntgenstrahlungsquellen, d.h. diejenigen, die die bekannten Röntgenstrahlen aussenden, die in der Medizin häufig zum Fotografieren menschlicher Knochen und innerer Organe verwendet werden. Röntgenquellen haben eine bemerkenswerte Eigenschaft: Sie emittieren nur, wenn das umgebende Gas auf extrem hohe Temperaturen erhitzt wird. Um ein Gas jedoch auf eine solche Temperatur zu erhitzen, muss das Gravitationsfeld sehr stark sein. Solche Felder besitzen kollabierte Sterne (Weiße Zwerge, Neutronensterne und... Schwarze Löcher!). Aber wenn Weiße Zwerge direkt beobachtet werden können, wie berechnet man dann ein Schwarzes Loch? Auch dieses Problem haben Astronomen gelöst. Es stellte sich heraus, dass ein kollabierter Stern mit einer Masse, die doppelt so groß ist wie die der Sonne, der wahrscheinlichste Kandidat für ein Schwarzes Loch ist. Es ist am einfachsten, die Masse eines Himmelskörpers zu messen, wenn dieser im Tandem mit einem anderen, also in einem Doppelsystem, durch seine Umlaufbewegung existiert. Die Suche nach solchen Doppelsternsystemen, die auch Röntgenstrahlung aussenden, war erfolgreich. Astronomen fanden ein solches System im Sternbild Schwan und stellten fest, dass mindestens eine der Komponenten eine Masse hat, die die kritische Masse überschreitet, d. h. mehr als zwei Sonnenmassen. Das Sternbild Schwan lässt sich am besten im Sommer und Herbst beobachten, wenn es direkt über dem Himmel sichtbar ist. Das Objekt erhielt den Namen Cygnus X-1 und ist das erste Kandidatenobjekt für ein Schwarzes Loch. Er befindet sich 6.000 Lichtjahre von der Erde entfernt und besteht aus zwei Körpern: einem normalen Riesenstern mit einer Masse von etwa 20 Sonnen und einem unsichtbaren Objekt mit einer Masse von 10 Sonnen, das Röntgenstrahlen aussendet. Aber entschuldigen Sie, sagen Sie, wie kann ein Schwarzes Loch strahlen, wenn wir nur sagen, dass nichts es verlassen kann! Ja, das stimmt, aber Tatsache ist, dass nicht das Schwarze Loch selbst emittiert, sondern nur die Materie, die auf das Schwarze Loch fällt. Anhand der Strahlung der fallenden Materie können wir das Vorhandensein eines Schwarzen Lochs beurteilen.

Durch die starke Schwerkraft entzieht ein Schwarzes Loch seinem Begleiter einen Teil der Materie, als würde es Materie heraussaugen, die sich spiralförmig auf das Schwarze Loch zubewegt. Je näher die geförderte Materie am Schwarzen Loch ist, desto stärker erwärmt sie sich und beginnt schließlich im Röntgenbereich zu emittieren, was von terrestrischen Strahlungsdetektoren erfasst wird. Beim Erreichen der Nähe des Gravitationsradius (aus dem noch Strahlung entweichen kann) erwärmt sich das Gas auf bis zu 10 Millionen Grad, und die Röntgenleuchtkraft dieses Gases ist in allen Bereichen tausendmal größer als die Leuchtkraft der Sonne! Strahlungsblitze sind nicht weniger als 200 Kilometer vom Zentrum des Schwarzen Lochs entfernt sichtbar, und seine tatsächliche Größe beträgt etwa 30 Kilometer. Schwarze Löcher existieren also, und tatsächlich sind sie ein extrem komprimierter Bereich der Raumzeit (der Einfachheit halber eine superdichte Kugel), den keine Strahlung verlassen kann. Es ist zu beachten, dass die Medien aufgrund der ungewöhnlichen Natur von Schwarzen Löchern über ihre Fähigkeit spekulieren, umgebende Materie zu absorbieren. Wenn ein Schwarzes Loch in der Nähe der Erde vorbeikommt, kann es durchaus sein, dass es durch seine Schwerkraft die Form der Erde verändert und beginnt, seine Materie in sich hineinzuziehen. Ein solches Ereignis ist jedoch äußerst unwahrscheinlich, zumal die nächstgelegenen von ihnen, wie gesagt, mehrere tausend Lichtjahre entfernt liegen. Selbst wenn wir also davon ausgehen, dass ein Schwarzes Loch plötzlich auf die Erde zusteuert, wird es diese erst nach mehreren tausend Jahren erreichen können, und das, obwohl es sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt. Dabei ist die Bedingung der exakten Ausrichtung zur Erde zu beachten, die in einer solchen Entfernung jede Bedeutung verliert. Daher können wir mit absoluter Sicherheit sagen, dass der Menschheit nicht der Tod durch ein Schwarzes Loch droht ... Wenn wir von Schwarzen Löchern reden, haben wir immer von einem externen Beobachter gesprochen, also von einem externen Beobachter. versuchte, ein Schwarzes Loch von außen zu entdecken.

Und was passiert mit dem Beobachter, wenn er sich plötzlich auf der anderen Seite des Gravitationsradius, auch Ereignishorizont genannt, befindet? Hier beginnt die erstaunlichste Eigenschaft von Schwarzen Löchern. Nicht umsonst haben wir bei Schwarzen Löchern immer von der Zeit gesprochen, genauer gesagt von der Raumzeit. Nach Einsteins Relativitätstheorie gilt: Je schneller sich ein Körper bewegt, desto größer wird seine Masse, aber desto langsamer vergeht die Zeit! Bei niedrigen Geschwindigkeiten ist dieser Effekt unter normalen Bedingungen nicht wahrnehmbar, aber wenn sich ein Körper (Raumschiff) mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegt, dann nimmt seine Masse zu und die Zeit verlangsamt sich! Wenn die Geschwindigkeit des Körpers gleich der Lichtgeschwindigkeit ist, geht die Masse ins Unendliche und die Zeit bleibt stehen! Davon sprechen strenge mathematische Formeln. Kehren wir zum Schwarzen Loch zurück. Stellen wir uns eine fantastische Situation vor, wenn sich ein Raumschiff mit Astronauten an Bord dem Gravitationsradius oder Ereignishorizont nähert. Es ist klar, dass der Ereignishorizont so genannt wird, weil wir alle Ereignisse (überhaupt alles beobachten) nur bis zu dieser Grenze beobachten können. Dass wir nicht in der Lage sind, über diese Grenze hinaus zu beobachten. Doch wenn sie sich in einem Schiff befinden, das sich einem Schwarzen Loch nähert, werden sich die Astronauten genauso fühlen wie zuvor, denn ... Laut ihrer Uhr läuft die Zeit „normal“. Das Raumschiff wird ruhig den Ereignishorizont überqueren und weiterfliegen. Da seine Geschwindigkeit jedoch nahe an der Lichtgeschwindigkeit liegt, wird das Raumschiff buchstäblich augenblicklich das Zentrum des Schwarzen Lochs erreichen.

Und für einen externen Beobachter bleibt das Raumschiff einfach am Ereignishorizont stehen und bleibt dort fast für immer! Das ist das Paradoxon der enormen Schwerkraft von Schwarzen Löchern. Die natürliche Frage ist, ob die Astronauten, die nach der Uhr eines externen Beobachters in die Unendlichkeit fliegen, am Leben bleiben. NEIN. Und es geht überhaupt nicht um die enorme Schwerkraft, sondern um die Gezeitenkräfte, die sich bei einem so kleinen und massiven Körper über kurze Distanzen stark ändern. Bei einer Körpergröße eines Astronauten von 1 m 70 cm sind die Gezeitenkräfte an seinem Kopf viel geringer als an seinen Füßen und er wird bereits am Ereignishorizont einfach auseinandergerissen. Wir haben also im Allgemeinen herausgefunden, was Schwarze Löcher sind, aber bisher haben wir über Schwarze Löcher mit Sternmasse gesprochen. Derzeit haben Astronomen supermassereiche Schwarze Löcher entdeckt, deren Masse möglicherweise eine Milliarde Sonnen beträgt! Supermassive Schwarze Löcher unterscheiden sich in ihren Eigenschaften nicht von ihren kleineren Gegenstücken. Sie sind nur viel massereicher und befinden sich in der Regel in den Zentren von Galaxien – den Sterninseln des Universums. Im Zentrum unserer Galaxie (Milchstraße) befindet sich ebenfalls ein supermassereiches Schwarzes Loch. Die kolossale Masse solcher Schwarzen Löcher wird es ermöglichen, nicht nur in unserer Galaxie, sondern auch in den Zentren entfernter Galaxien, die Millionen und Abermilliarden Lichtjahre von der Erde und der Sonne entfernt sind, nach ihnen zu suchen. Europäische und amerikanische Wissenschaftler führten eine weltweite Suche nach supermassereichen Schwarzen Löchern durch, die nach modernen theoretischen Berechnungen im Zentrum jeder Galaxie liegen müssten.

Moderne Technologien ermöglichen es, das Vorhandensein dieser Kollapsare in benachbarten Galaxien nachzuweisen, aber nur sehr wenige von ihnen wurden entdeckt. Das bedeutet, dass Schwarze Löcher entweder einfach in dichten Gas- und Staubwolken im zentralen Teil von Galaxien verborgen sind oder dass sie sich in weiter entfernten Ecken des Universums befinden. So können Schwarze Löcher anhand der Röntgenstrahlung entdeckt werden, die bei der Akkretion von Materie auf sie emittiert wird. Um eine Zählung solcher Quellen durchzuführen, wurden Satelliten mit Röntgenteleskopen an Bord in den erdnahen kosmischen Raum geschossen. Bei der Suche nach Röntgenquellen entdeckten die Weltraumobservatorien Chandra und Rossi, dass der Himmel mit Hintergrund-Röntgenstrahlung gefüllt war, die millionenfach heller war als sichtbare Strahlung. Ein Großteil dieser Hintergrund-Röntgenemission vom Himmel muss von Schwarzen Löchern stammen. Normalerweise gibt es in der Astronomie drei Arten von Schwarzen Löchern. Das erste sind Schwarze Löcher mit Sternmassen (etwa 10 Sonnenmassen). Sie entstehen aus massereichen Sternen, wenn ihnen der thermonukleare Brennstoff ausgeht. Das zweite sind supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien (Millionen bis Milliarden Sonnenmassen). Und schließlich primäre Schwarze Löcher, die zu Beginn des Lebens des Universums entstanden sind und deren Massen gering sind (in der Größenordnung der Masse eines großen Asteroiden). Somit bleibt ein großer Bereich möglicher Massen Schwarzer Löcher unbefüllt. Aber wo sind diese Löcher? Sie füllen den Raum mit Röntgenstrahlen, wollen jedoch nicht ihr wahres „Gesicht“ zeigen. Um jedoch eine klare Theorie über den Zusammenhang zwischen Hintergrundröntgenstrahlung und Schwarzen Löchern aufzustellen, ist es notwendig, deren Anzahl zu kennen. Derzeit konnten Weltraumteleskope nur eine kleine Anzahl supermassereicher Schwarzer Löcher entdecken, deren Existenz als erwiesen gelten kann. Durch indirekte Zeichen lässt sich die Zahl der beobachteten Schwarzen Löcher, die für die Hintergrundstrahlung verantwortlich sind, auf 15 % erhöhen. Wir müssen davon ausgehen, dass die verbleibenden supermassiven Schwarzen Löcher einfach hinter einer dicken Schicht aus Staubwolken verborgen sind, die nur hochenergetische Röntgenstrahlung durchlassen, oder zu weit entfernt sind, um mit modernen Beobachtungsmethoden entdeckt zu werden.

Supermassereiches Schwarzes Loch (Umgebung) im Zentrum der Galaxie M87 (Röntgenbild). Der Auswurf (Jet) aus dem Ereignishorizont ist sichtbar. Bild von www.college.ru/astronomy

Das Auffinden versteckter Schwarzer Löcher ist eine der Hauptaufgaben der modernen Röntgenastronomie. Jüngste Durchbrüche auf diesem Gebiet im Zusammenhang mit der Forschung mit den Teleskopen Chandra und Rossi decken jedoch nur den niederenergetischen Bereich der Röntgenstrahlung ab – etwa 2.000–20.000 Elektronenvolt (zum Vergleich: Die Energie optischer Strahlung beträgt etwa 2 Elektronen). ). Volt). Wesentliche Ergänzungen zu diesen Untersuchungen kann das europäische Weltraumteleskop Integral sein, das in den noch unzureichend erforschten Bereich der Röntgenstrahlung mit einer Energie von 20.000–300.000 Elektronenvolt vordringen kann. Die Bedeutung der Untersuchung dieser Art von Röntgenstrahlung besteht darin, dass der Röntgenhintergrund des Himmels zwar eine niedrige Energie aufweist, vor diesem Hintergrund jedoch mehrere Strahlungsspitzen (Punkte) mit einer Energie von etwa 30.000 Elektronenvolt auftreten. Wissenschaftler rätseln immer noch, was diese Peaks verursacht, und Integral ist das erste Teleskop, das empfindlich genug ist, um solche Röntgenquellen zu erkennen. Laut Astronomen erzeugen energiereiche Strahlen sogenannte Compton-dicke Objekte, also supermassereiche Schwarze Löcher, die von einer Staubhülle umgeben sind. Es sind Compton-Objekte, die für Röntgenspitzen von 30.000 Elektronenvolt im Hintergrundstrahlungsfeld verantwortlich sind.

Bei der Fortsetzung ihrer Forschung kamen die Wissenschaftler jedoch zu dem Schluss, dass Compton-Objekte nur 10 % der Anzahl der Schwarzen Löcher ausmachen, die Hochenergiespitzen erzeugen sollten. Dies stellt ein ernstes Hindernis für die Weiterentwicklung der Theorie dar. Die fehlenden Röntgenstrahlen stammen also nicht von Compton-dicken, sondern von gewöhnlichen supermassereichen Schwarzen Löchern? Wie wäre es dann mit Staubvorhängen für Niedrigenergie-Röntgenstrahlen? Die Antwort scheint in der Tatsache zu liegen, dass viele Schwarze Löcher (Compton-Objekte) genug Zeit hatten, das gesamte Gas und den Staub, der sie umhüllte, zu absorbieren, zuvor aber die Gelegenheit hatten, sich mit hochenergetischer Röntgenstrahlung zu bemerkbar zu machen. Nachdem sie die gesamte Materie verbraucht hatten, waren solche Schwarzen Löcher am Ereignishorizont nicht mehr in der Lage, Röntgenstrahlung zu erzeugen. Es wird klar, warum diese Schwarzen Löcher nicht entdeckt werden können, und es wird möglich, ihnen die fehlenden Quellen der Hintergrundstrahlung zuzuordnen, da das Schwarze Loch zwar nicht mehr emittiert, die zuvor erzeugte Strahlung jedoch weiterhin durch das Universum wandert. Es ist jedoch möglich, dass die fehlenden Schwarzen Löcher versteckter sind, als den Astronomen bewusst ist. Das heißt, nur weil wir sie nicht sehen, heißt das nicht, dass sie nicht da sind. Wir haben einfach noch nicht genug Beobachtungsgabe, um sie zu sehen. Unterdessen planen NASA-Wissenschaftler, die Suche nach versteckten Schwarzen Löchern noch weiter ins Universum auszuweiten. Sie glauben, dass sich hier der Unterwasserteil des Eisbergs befindet. Über mehrere Monate hinweg wird im Rahmen der Swift-Mission geforscht. Ein Vorstoß in die Tiefen des Universums wird verborgene Schwarze Löcher aufdecken, die fehlende Verbindung zur Hintergrundstrahlung finden und Aufschluss über ihre Aktivität in der frühen Ära des Universums geben.

ZUSATZ

Das Zählen der Schwarzen Löcher hat begonnen

Der Himmel in Gammastrahlen (Punkte zeigen Gammastrahlungsquellen an). Bild von http://www.esa.int/

Bei den größten Schwarzen Löchern handelt es sich um supermassive Löcher, die Millionen bis Milliarden Mal so groß sind wie die Masse der Sonne, und jedes von ihnen befindet sich im Zentrum der meisten Galaxien. Diese Gravitationsmonster haben einen riesigen „Appetit“. Mit zunehmender Massezunahme haben sie bereits die umgebende Materie auf die „Summe“ von Millionen Sonnen aufgenommen, sind aber noch nicht gesättigt und setzen ihre Bildung weiter fort. Zum ständigen Speiseplan eines Schwarzen Lochs gehören: Gas, Staub, Planeten und Sterne, aber manchmal erlauben sich Anhänger des Kollaps, sich an „Delikatessen“ zu erfreuen. Zum Nachtisch bevorzugen Schwarze Löcher kompakte, massereiche Objekte wie Schwarze Löcher mit Sternmasse, Neutronensterne und Weiße Zwerge, die versehentlich in das Gravitationsfeld eines supermassereichen Objekts fallen. Es sind diese Objekte, die im Röntgen- und Gammastrahlenbereich die lautesten Schreie ins Universum ausstoßen, wenn das Schwarze Loch an ihnen „sich erfreut“. Es scheint, dass es ausreicht, ein Weltraumteleskop mit Gammastrahlendetektoren in die Umlaufbahn zu bringen und eine erfolgreiche Suche nach Gammastrahlenausbrüchen von Schwarzen Löchern zu beginnen und so alle derartigen Objekte neu zu beschreiben. Zu diesem Zweck wurde Ende 2002 der Satellit Integral der Raumfahrtbehörde ESA in die Umlaufbahn gebracht, der den Himmel im Gammabereich beobachten kann. Aber auch hier zwingt das Universum die Wissenschaftler, durch Dornen zu waten.

Da der gesamte Himmel mit Gammastrahlung im Hintergrund gefüllt ist, ist es schwierig, schwache Gammastrahlenausbrüche aus sehr weit entfernten Quellen zu erkennen, wodurch die tatsächliche Anzahl Schwarzer Löcher unterschätzt wird, was die Gültigkeit kosmologischer Theorien beeinträchtigt. Um dieses Hindernis zu umgehen, schlug ein internationales Team bestehend aus den russischen Wissenschaftlern Evgeniy Churazov und Rashid Sunyaev vom Space Research Institute vor, die Instrumente von Integral zu kalibrieren, um den Grad der Hintergrund-Gammastrahlung zu berücksichtigen. Zu diesem Zweck beschlossen sie, die Integral-Strahlungsempfänger auf die Erde zu richten, die „mit ihrem Körper“ den allgemeinen Hintergrund des Himmels abdecken würde. Dieses Ereignis war aufgrund der Helligkeit der Erde für im optischen Bereich arbeitende Intregal-Geräte sehr riskant. Die Optik des Weltraumobservatoriums könnte „blenden“, weil... auf den fernen Weltraum abgestimmt, der mehrere Größenordnungen schwächer ist als der nahegelegene Planet. Aber die Wissenschaftler führten das Experiment ohne „Verluste“ durch und das Risiko war gerechtfertigt. Mithilfe eines natürlichen Strahlungsschildes haben Astronomen die Stärke der einfallenden Strahlung gemessen und die daraus resultierenden Beobachtungsaufzeichnungen mit früheren verglichen. Dadurch konnte der „Nullpunkt“ der Strahlung gefunden werden, von dem aus nun bei der Analyse der neu gewonnenen Daten die Ablesung erfolgen soll. Durch den Ausschluss des allgemeinen Gammastrahlenhintergrunds werden Forscher somit in der Lage sein, die Position von Schwarzen Löchern genauer zu bestimmen und ihre Anzahl und Verteilung im Raum zu klären. Vor dem Start von Integral wurden nur wenige Dutzend Objekte im Gammastrahlenbereich beobachtet. Mit Hilfe dieses Weltraumteleskops konnten bisher 300 einzelne Quellen in unserer Galaxie und etwa 100 der „hellsten“ Schwarzen Löcher in anderen Galaxien gefunden werden. Aber das ist nur die Spitze des Eisbergs. Astronomen gehen davon aus, dass es zig Millionen Schwarze Löcher gibt, deren Strahlung mit dem Hintergrund verschmilzt. Sie alle müssen von Intergral entdeckt werden, was es ermöglichen wird, eine ideale Ordnung in kosmologischen Theorien zu etablieren.

Interessante Fakten aus dem Leben von Schwarzen Löchern

Künstlerische Darstellung eines Sterns, der von einem Schwarzen Loch verschluckt wird. Bild: NASA/JPL

Es wird angenommen, dass einige Schwarze Löcher aktiver sind als ihre ruhigen Nachbarn. Aktive Schwarze Löcher absorbieren die umgebende Materie, und wenn ein „unvorsichtiger“ vorbeifliegender Stern in den Flug der Schwerkraft gerät, wird er mit Sicherheit auf barbarischste Weise „gefressen“ (in Stücke gerissen). Das absorbierte Material fällt in ein Schwarzes Loch, wird auf enorme Temperaturen erhitzt und erfährt einen Ausbruch im Gamma-, Röntgen- und Ultraviolettbereich. Es gibt auch ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße, aber es ist schwieriger zu untersuchen als Löcher in benachbarten oder sogar entfernten Galaxien. Dies liegt an der dichten Wand aus Gas und Staub, die dem Zentrum unserer Galaxie im Weg steht, da sich das Sonnensystem fast am Rand der galaktischen Scheibe befindet. Daher sind Beobachtungen der Aktivität von Schwarzen Löchern in Galaxien, deren Kerne deutlich sichtbar sind, viel effektiver. Bei der Beobachtung einer der entfernten Galaxien im Sternbild Bootes in einer Entfernung von 4 Milliarden Lichtjahren gelang es Astronomen erstmals, den Prozess der Absorption eines Sterns durch ein supermassereiches Schwarzes Loch vom Anfang bis fast zum Ende zu verfolgen. Tausende von Jahren ruhte dieser riesige Kollapsar ruhig und friedlich im Zentrum einer namenlosen elliptischen Galaxie, bis einer der Sterne es wagte, nahe genug an ihn heranzukommen.

Die starke Schwerkraft des Schwarzen Lochs riss den Stern auseinander. Materieklumpen begannen auf das Schwarze Loch zu fallen und flammten beim Erreichen des Ereignishorizonts hell im ultravioletten Bereich auf. Diese Fackeln wurden vom neuen Weltraumteleskop Galaxy Evolution Explorer der NASA aufgezeichnet, das den Himmel im ultravioletten Licht untersucht. Das Teleskop beobachtet auch heute noch das Verhalten des ausgezeichneten Objekts, denn Die Mahlzeit des Schwarzen Lochs ist noch nicht beendet und die Überreste des Sterns fallen weiterhin in den Abgrund von Zeit und Raum. Beobachtungen solcher Prozesse werden letztendlich dazu beitragen, besser zu verstehen, wie sich Schwarze Löcher zusammen mit ihren Muttergalaxien entwickeln (oder umgekehrt: Galaxien entwickeln sich mit einem übergeordneten Schwarzen Loch). Frühere Beobachtungen deuten darauf hin, dass solche Exzesse im Universum keine Seltenheit sind. Wissenschaftler haben berechnet, dass ein Stern in einer typischen Galaxie im Durchschnitt alle 10.000 Jahre von einem supermassereichen Schwarzen Loch verschlungen wird. Da es jedoch eine große Anzahl von Galaxien gibt, kann die Sternabsorption viel häufiger beobachtet werden.

Multimedia-Video zum Thema. Schwarze Löcher, Jets und Quasare, Filmdatei (mov, 8,3 MB, 71 Sek.) Schwarze Löcher sind so dicht und schwer, dass nichts – nicht einmal Licht – ihnen entkommen kann. Diese Objekte sind sehr geheimnisvoll. Schwarze Löcher können umgebendes Gas und Sterne verschlingen. Sie befinden sich in den Zentren von Galaxien und Quasaren und können aus den sie umgebenden spiralförmigen Scheiben starke, energiereiche Jets erzeugen. Dieses Video zeigt einige Beobachtungen von Schwarzen Löchern, Jets und Quasaren. Schematische Darstellung eines Schwarzen Lochs (35,2 KB, Foto)