Schwarze Löcher sind vielleicht die geheimnisvollsten und rätselhaftesten astronomischen Objekte in unserem Universum. Seit ihrer Entdeckung haben sie die Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern auf sich gezogen und die Fantasie von Science-Fiction-Autoren angeregt. Was sind Schwarze Löcher und was stellen sie dar? Schwarze Löcher sind erloschene Sterne, die aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften eine so hohe Dichte und eine so starke Schwerkraft aufweisen, dass selbst Licht nicht über sie hinaus entkommen kann.

Geschichte der Entdeckung von Schwarzen Löchern

Zum ersten Mal wurde die theoretische Existenz von Schwarzen Löchern lange vor ihrer tatsächlichen Entdeckung im Jahr 1783 von einem gewissen D. Michel (einem englischen Priester aus der Grafschaft Yorkshire, der sich in seiner Freizeit für Astronomie interessiert) vorgeschlagen. Nach seinen Berechnungen entsteht, wenn wir unsere nehmen und sie auf einen Radius von 3 km komprimieren (in moderner Computersprache archivieren), eine so große (einfach enorme) Gravitationskraft, dass selbst Licht sie nicht verlassen kann . So entstand das Konzept eines „Schwarzen Lochs“, obwohl es unserer Meinung nach überhaupt nicht schwarz ist, wäre die Bezeichnung „dunkles Loch“ angemessener, da genau die Abwesenheit von Licht stattfindet.

Später, im Jahr 1918, schrieb der große Wissenschaftler Albert Einstein über das Problem der Schwarzen Löcher im Kontext der Relativitätstheorie. Doch erst 1967 erlangte das Konzept der Schwarzen Löcher durch die Bemühungen des amerikanischen Astrophysikers John Wheeler endlich einen Platz in akademischen Kreisen.

Wie dem auch sei, D. Michel, Albert Einstein und John Wheeler gingen in ihren Werken nur von der theoretischen Existenz dieser mysteriösen Himmelsobjekte im Weltraum aus, aber die eigentliche Entdeckung der Schwarzen Löcher fand 1971 statt, also zu diesem Zeitpunkt wurden erstmals im Teleskop bemerkt.

So sieht ein Schwarzes Loch aus.

Wie Schwarze Löcher im Weltraum entstehen

Wie wir aus der Astrophysik wissen, verfügen alle Sterne (einschließlich unserer Sonne) über einen begrenzten Brennstoffvorrat. Und obwohl das Leben eines Sterns Milliarden von Lichtjahren dauern kann, geht diese bedingte Treibstoffversorgung früher oder später zu Ende und der Stern „erlischt“. Der Prozess des „Verblassens“ eines Sterns geht mit intensiven Reaktionen einher, bei denen der Stern eine erhebliche Transformation durchläuft und sich je nach Größe in einen Weißen Zwerg, einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch verwandeln kann. Darüber hinaus verwandeln sich die größten Sterne mit unglaublich beeindruckenden Größen normalerweise in ein Schwarzes Loch – aufgrund der Kompression dieser unglaublichsten Größen kommt es zu einer mehrfachen Zunahme der Masse und der Gravitationskraft des neu gebildeten Schwarzen Lochs, das sich in ein Schwarzes Loch verwandelt Eine Art galaktischer Staubsauger, der alles und jeden um sich herum aufsaugt.

Ein Schwarzes Loch verschluckt einen Stern.

Eine kleine Anmerkung: Unsere Sonne ist nach galaktischen Maßstäben überhaupt kein großer Stern und wird sich nach ihrem Aussterben, das in etwa einigen Milliarden Jahren eintreten wird, höchstwahrscheinlich nicht in ein Schwarzes Loch verwandeln.

Aber seien wir ehrlich: Wissenschaftler kennen heute noch nicht alle Feinheiten der Entstehung eines Schwarzen Lochs. Dies ist zweifellos ein äußerst komplexer astrophysikalischer Prozess, der an sich Millionen von Lichtjahren dauern kann. Obwohl ein Fortschritt in dieser Richtung möglich ist, könnte die Entdeckung und anschließende Untersuchung der sogenannten intermediären Schwarzen Löcher erfolgen, also Sterne im Zustand des Aussterbens, in denen der aktive Prozess der Bildung von Schwarzen Löchern stattfindet. Ein ähnlicher Stern wurde übrigens 2014 von Astronomen im Arm einer Spiralgalaxie entdeckt.

Wie viele Schwarze Löcher gibt es im Universum?

Den Theorien moderner Wissenschaftler zufolge könnte es in unserer Milchstraße bis zu Hunderte Millionen Schwarze Löcher geben. Möglicherweise gibt es nicht weniger davon in unserer Nachbargalaxie, zu der es von unserer Milchstraße aus nichts zu fliegen gibt – 2,5 Millionen Lichtjahre.

Theorie des Schwarzen Lochs

Trotz der enormen Masse (die Hunderttausende Male größer ist als die Masse unserer Sonne) und der unglaublichen Stärke der Schwerkraft war es nicht einfach, Schwarze Löcher durch ein Teleskop zu sehen, da sie überhaupt kein Licht aussenden. Den Wissenschaftlern gelang es, das Schwarze Loch erst im Moment seiner „Mahlzeit“ zu bemerken – der Absorption eines anderen Sterns. In diesem Moment tritt charakteristische Strahlung auf, die bereits beobachtet werden kann. Damit hat die Theorie des Schwarzen Lochs tatsächliche Bestätigung gefunden.

Eigenschaften von Schwarzen Löchern

Die Haupteigenschaft eines Schwarzen Lochs sind seine unglaublichen Gravitationsfelder, die es dem umgebenden Raum und der umgebenden Zeit nicht ermöglichen, in ihrem gewohnten Zustand zu bleiben. Ja, Sie haben richtig gehört, die Zeit in einem Schwarzen Loch vergeht um ein Vielfaches langsamer als sonst, und wenn Sie dort wären, würden Sie bei Ihrer Rückkehr (wenn Sie so viel Glück hätten natürlich) überrascht sein, dass Jahrhunderte vergangen sind auf der Erde, und du bist noch nicht einmal alt geworden, hast es rechtzeitig geschafft. Seien wir ehrlich: Wenn Sie sich in einem Schwarzen Loch befänden, würden Sie kaum überleben, da dort die Schwerkraft so groß ist, dass jedes materielle Objekt einfach auseinandergerissen würde, nicht einmal in Stücke, sondern in Atome.

Aber selbst wenn Sie einem Schwarzen Loch im Einflussbereich seines Gravitationsfelds nahe wären, hätten Sie es ebenfalls schwer, denn je mehr Sie seiner Schwerkraft widerstehen und versuchen würden, wegzufliegen, desto schneller würden Sie hineinfallen. Der Grund für dieses scheinbare Paradoxon ist das Gravitationswirbelfeld, das alle Schwarzen Löcher besitzen.

Was ist, wenn eine Person in ein schwarzes Loch fällt?

Verdampfung von Schwarzen Löchern

Der englische Astronom S. Hawking entdeckte eine interessante Tatsache: Auch Schwarze Löcher scheinen Verdunstung auszusenden. Dies gilt allerdings nur für Löcher mit relativ geringer Masse. Die starke Schwerkraft um sie herum bringt Teilchen- und Antiteilchenpaare hervor, von denen eines durch das Loch hineingezogen und das zweite herausgeschleudert wird. Daher sendet das Schwarze Loch harte Antiteilchen und Gammastrahlen aus. Diese Verdunstung oder Strahlung eines Schwarzen Lochs wurde nach dem Wissenschaftler benannt, der sie entdeckte – „Hawking-Strahlung“.

Das größte Schwarze Loch

Der Schwarzen-Loch-Theorie zufolge befinden sich im Zentrum fast aller Galaxien riesige Schwarze Löcher mit Massen von mehreren Millionen bis mehreren Milliarden Sonnenmassen. Und vor relativ kurzer Zeit entdeckten Wissenschaftler die beiden größten bisher bekannten Schwarzen Löcher; sie befinden sich in zwei nahegelegenen Galaxien: NGC 3842 und NGC 4849.

NGC 3842 ist die hellste Galaxie im Sternbild Löwe und liegt 320 Millionen Lichtjahre von uns entfernt. In seinem Zentrum befindet sich ein riesiges Schwarzes Loch mit einer Masse von 9,7 Milliarden Sonnenmassen.

NGC 4849, eine Galaxie im Coma-Haufen, 335 Millionen Lichtjahre entfernt, verfügt über ein ebenso beeindruckendes Schwarzes Loch.

Das Gravitationsfeld dieser riesigen Schwarzen Löcher, oder in akademischer Hinsicht ihr Ereignishorizont, beträgt etwa das Fünffache der Entfernung von der Sonne bis ! Ein solches Schwarzes Loch würde unser Sonnensystem fressen und nicht einmal ersticken.

Das kleinste Schwarze Loch

Doch in der riesigen Familie der Schwarzen Löcher gibt es auch sehr kleine Vertreter. Damit ist das kleinste von Wissenschaftlern bislang entdeckte Schwarze Loch nur dreimal so groß wie die Masse unserer Sonne. Tatsächlich ist dies das theoretische Minimum, das für die Bildung eines Schwarzen Lochs erforderlich ist. Wenn dieser Stern etwas kleiner wäre, hätte sich das Loch nicht gebildet.

Schwarze Löcher sind Kannibalen

Ja, es gibt ein solches Phänomen, wie wir oben geschrieben haben: Schwarze Löcher sind eine Art „galaktische Staubsauger“, die alles um sich herum absorbieren, einschließlich ... anderer Schwarzer Löcher. Kürzlich entdeckten Astronomen, dass ein Schwarzes Loch aus einer Galaxie von einem noch größeren schwarzen Vielfraß aus einer anderen Galaxie gefressen wurde.

• Nach den Hypothesen einiger Wissenschaftler sind Schwarze Löcher nicht nur galaktische Staubsauger, die alles in sich aufsaugen, sondern unter bestimmten Umständen auch selbst neue Universen hervorbringen können.
• Schwarze Löcher können mit der Zeit verdampfen. Wir haben oben geschrieben, dass der englische Wissenschaftler Stephen Hawking entdeckte, dass Schwarze Löcher die Eigenschaft haben, Strahlung auszustrahlen, und dass das Schwarze Loch nach einer sehr langen Zeitspanne, wenn es nichts mehr zu absorbieren gibt, mehr zu verdampfen beginnt, bis es mit der Zeit nachgibt seine gesamte Masse in den umgebenden Raum aufsteigen. Obwohl dies nur eine Annahme, eine Hypothese ist.
• Schwarze Löcher verlangsamen die Zeit und verbiegen den Raum. Wir haben bereits über die Zeitdilatation geschrieben, aber der Raum wird unter den Bedingungen eines Schwarzen Lochs auch vollständig gekrümmt sein.
• Schwarze Löcher begrenzen die Anzahl der Sterne im Universum. Ihre Gravitationsfelder verhindern nämlich die Abkühlung von Gaswolken im Weltraum, aus denen bekanntlich neue Sterne entstehen.

Schwarze Löcher auf dem Discovery Channel, Video

Und zum Schluss bieten wir Ihnen eine interessante wissenschaftliche Dokumentation über Schwarze Löcher vom Discovery Channel

Trotz der enormen Erfolge auf dem Gebiet der Physik und Astronomie gibt es viele Phänomene, deren Wesen noch nicht vollständig geklärt ist. Zu diesen Phänomenen gehören mysteriöse Schwarze Löcher, über die alle Informationen nur theoretisch sind und nicht auf praktische Weise überprüft werden können.

Gibt es Schwarze Löcher?

Noch vor dem Aufkommen der Relativitätstheorie schlugen Astronomen eine Theorie über die Existenz schwarzer Trichter vor. Nach der Veröffentlichung von Einsteins Theorie wurde die Frage der Schwerkraft überarbeitet und es tauchten neue Annahmen zum Problem der Schwarzen Löcher auf. Es ist unrealistisch, dieses kosmische Objekt zu sehen, da es das gesamte in seinen Raum eintretende Licht absorbiert. Wissenschaftler beweisen die Existenz von Schwarzen Löchern anhand der Analyse der Bewegung interstellaren Gases und der Flugbahnen von Sternen.

Die Bildung von Schwarzen Löchern führt zu Veränderungen der Raum-Zeit-Eigenschaften um sie herum. Die Zeit scheint unter dem Einfluss der enormen Schwerkraft komprimiert zu werden und verlangsamt sich. Sterne, die sich im Weg eines schwarzen Trichters befinden, können von ihrer Route abweichen und sogar die Bewegungsrichtung ändern. Schwarze Löcher absorbieren die Energie ihres Zwillingssterns, was sich auch manifestiert.

Wie sieht ein Schwarzes Loch aus?

Informationen über Schwarze Löcher sind größtenteils hypothetisch. Wissenschaftler untersuchen sie auf ihre Wirkung auf den Weltraum und die Strahlung. Es ist nicht möglich, schwarze Löcher im Universum zu sehen, da sie das gesamte Licht absorbieren, das in den nahegelegenen Weltraum gelangt. Von speziellen Satelliten wurde ein Röntgenbild von schwarzen Objekten aufgenommen, das ein helles Zentrum zeigt, das die Quelle der Strahlen ist.

Wie entstehen Schwarze Löcher?

Ein Schwarzes Loch im Weltraum ist eine separate Welt mit eigenen einzigartigen Eigenschaften und Eigenschaften. Die Eigenschaften kosmischer Löcher werden durch die Gründe für ihr Auftreten bestimmt. Bezüglich des Aussehens schwarzer Objekte gibt es folgende Theorien:

1. Sie sind das Ergebnis von Zusammenbrüchen im Weltraum. Dies könnte eine Kollision großer kosmischer Körper oder eine Supernova-Explosion sein.
2. Sie entstehen durch die Gewichtung von Weltraumobjekten unter Beibehaltung ihrer Größe. Der Grund für dieses Phänomen wurde nicht ermittelt.

Ein schwarzer Trichter ist ein Objekt im Weltraum, das relativ klein ist, aber eine große Masse hat. Die Theorie des Schwarzen Lochs besagt, dass jedes kosmische Objekt potenziell zu einem Schwarzen Trichter werden kann, wenn es aufgrund einiger Phänomene seine Größe verliert, aber seine Masse behält. Wissenschaftler sprechen sogar von der Existenz vieler schwarzer Mikrolöcher – Miniatur-Weltraumobjekte mit relativ großer Masse. Diese Diskrepanz zwischen Masse und Größe führt zu einer Vergrößerung des Gravitationsfeldes und dem Auftreten einer starken Anziehung.

Was ist in einem Schwarzen Loch?

Das schwarze, mysteriöse Objekt kann nur als großes Loch bezeichnet werden. Das Zentrum dieses Phänomens ist ein kosmischer Körper mit erhöhter Schwerkraft. Das Ergebnis dieser Schwerkraft ist eine starke Anziehungskraft auf die Oberfläche dieses kosmischen Körpers. Dabei entsteht eine Wirbelströmung, in der Gase und kosmische Staubkörner rotieren. Daher ist es richtiger, ein Schwarzes Loch als Schwarzen Trichter zu bezeichnen.

Es ist praktisch unmöglich herauszufinden, was sich im Inneren eines Schwarzen Lochs befindet, da die Schwerkraft des kosmischen Wirbels es keinem Objekt erlaubt, aus seinem Einflussbereich zu entkommen. Laut Wissenschaftlern herrscht im Inneren eines Schwarzen Lochs völlige Dunkelheit, weil darin Lichtquanten unwiderruflich verschwinden. Es wird angenommen, dass Raum und Zeit im schwarzen Trichter verzerrt sind; die Gesetze der Physik und Geometrie gelten an diesem Ort nicht. Solche Eigenschaften von Schwarzen Löchern könnten vermutlich zur Bildung von Antimaterie führen, was Wissenschaftlern derzeit unbekannt ist.

Warum sind Schwarze Löcher gefährlich?

Schwarze Löcher werden manchmal als Objekte beschrieben, die umgebende Objekte, Strahlung und Partikel absorbieren. Diese Vorstellung ist falsch: Die Eigenschaften eines Schwarzen Lochs erlauben es ihm, nur das zu absorbieren, was in seinen Einflussbereich fällt. Es kann kosmische Mikropartikel und Strahlung absorbieren, die von Zwillingssternen ausgehen. Selbst wenn sich ein Planet in der Nähe eines Schwarzen Lochs befindet, wird er nicht absorbiert, sondern bewegt sich weiter auf seiner Umlaufbahn.

Was passiert, wenn man in ein Schwarzes Loch fällt?

Die Eigenschaften von Schwarzen Löchern hängen von der Stärke des Gravitationsfeldes ab. Schwarze Trichter ziehen alles an, was in ihren Einflussbereich kommt. In diesem Fall ändern sich die raumzeitlichen Eigenschaften. Wissenschaftler, die sich mit Schwarzen Löchern befassen, sind sich nicht einig darüber, was mit den Objekten in diesem Wirbel passiert:

• Einige Wissenschaftler vermuten, dass alle Objekte, die in diese Löcher fallen, gestreckt oder in Stücke gerissen werden und keine Zeit haben, die Oberfläche des anziehenden Objekts zu erreichen.
• Andere Wissenschaftler behaupten, dass in Löchern alle üblichen Eigenschaften verzerrt sind, sodass Objekte dort in Zeit und Raum zu verschwinden scheinen. Aus diesem Grund werden Schwarze Löcher manchmal als Tore zu anderen Welten bezeichnet.

Arten von Schwarzen Löchern

Schwarze Trichter werden je nach Art ihrer Entstehung in Typen unterteilt:

1. Schwarze Objekte mit Sternmasse entstehen am Ende des Lebens einiger Sterne. Die vollständige Verbrennung eines Sterns und das Ende thermonuklearer Reaktionen führt zur Kompression des Sterns. Wenn der Stern einem Gravitationskollaps unterliegt, kann er sich in einen schwarzen Trichter verwandeln.
2. Supermassive schwarze Trichter. Wissenschaftler behaupten, dass der Kern jeder Galaxie ein supermassereicher Trichter ist, dessen Bildung der Beginn der Entstehung einer neuen Galaxie ist.
3. Ursprüngliche schwarze Löcher. Dazu können Löcher unterschiedlicher Masse gehören, einschließlich Mikrolöchern, die aufgrund von Unterschieden in der Dichte der Materie und der Stärke der Schwerkraft entstehen. Solche Löcher sind Trichter, die am Anfang des Universums entstanden sind. Dazu gehören auch Objekte wie ein haariges Schwarzes Loch. Diese Löcher zeichnen sich durch das Vorhandensein haarähnlicher Strahlen aus. Es wird angenommen, dass diese Photonen und Gravitonen einen Teil der Informationen behalten, die in das Schwarze Loch fallen.
4. Quantenschwarze Löcher. Sie entstehen durch Kernreaktionen und leben nur für kurze Zeit. Quantentrichter sind von größtem Interesse, da ihre Untersuchung dazu beitragen kann, Fragen zum Problem schwarzer kosmischer Objekte zu beantworten.
5. Einige Wissenschaftler identifizieren diese Art von Weltraumobjekten als haariges Schwarzes Loch. Diese Löcher zeichnen sich durch das Vorhandensein haarähnlicher Strahlen aus. Es wird angenommen, dass diese Photonen und Gravitonen einen Teil der Informationen behalten, die in das Schwarze Loch fallen.

Das der Erde am nächsten gelegene Schwarze Loch

Das nächste Schwarze Loch ist 3.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Es heißt V616 Monocerotis oder V616 Mon. Sein Gewicht erreicht 9-13 Sonnenmassen. Der Doppelsternpartner dieses Lochs ist ein Stern mit der halben Masse der Sonne. Ein weiterer relativ erdnaher Trichter ist Cygnus X-1. Es liegt 6.000 Lichtjahre von der Erde entfernt und wiegt 15-mal mehr als die Sonne. Dieses kosmische Schwarze Loch hat auch einen eigenen binären Partner, dessen Bewegung hilft, den Einfluss von Cygnus X-1 nachzuvollziehen.

Schwarze Löcher – interessante Fakten

Wissenschaftler erzählen die folgenden interessanten Fakten über schwarze Objekte:

1. Wenn wir berücksichtigen, dass diese Objekte das Zentrum von Galaxien sind, müssen wir, um den größten Trichter zu finden, die größte Galaxie entdecken. Daher ist das größte Schwarze Loch im Universum der Trichter in der Galaxie IC 1101 im Zentrum des Abell 2029-Clusters.
2. Schwarze Objekte sehen tatsächlich wie mehrfarbige Objekte aus. Der Grund dafür liegt in ihrer radiomagnetischen Strahlung.
3. In der Mitte eines Schwarzen Lochs gibt es keine dauerhaften physikalischen oder mathematischen Gesetze. Es hängt alles von der Masse des Lochs und seinem Gravitationsfeld ab.
4. Die schwarzen Trichter verdunsten nach und nach.
5. Das Gewicht schwarzer Trichter kann unglaubliche Größen erreichen. Das größte Schwarze Loch hat eine Masse von 30 Millionen Sonnenmassen.

Schwarze Löcher sind Regionen dichter Materie im Weltraum, die eine so starke Anziehungskraft haben, dass kein Objekt, das im Gravitationsfeld des Schwarzen Lochs gefangen ist, es verlassen kann. Schwarze Löcher ziehen sogar vorbeiziehendes Licht an. Was die Wissenschaft über die Existenz von Schwarzen Löchern denkt, diskutieren wir in unserem Artikel.

Schwarze Löcher sind Regionen dichter Materie im Weltraum, die eine so starke Anziehungskraft haben, dass kein Objekt, das im Gravitationsfeld des Schwarzen Lochs gefangen ist, es verlassen kann. Schwarze Löcher ziehen sogar vorbeiziehendes Licht an. Was die Wissenschaft über die Existenz von Schwarzen Löchern denkt, diskutieren wir in unserem Artikel.

Die Grenzen von Schwarzen Löchern werden als „Ereignishorizont“ und ihre Größe als „Gravitationsradius“ bezeichnet.

Schwarze Löcher wurden, wie viele andere physikalische Phänomene auch, zunächst nur in der Theorie entdeckt. Die Möglichkeit ihrer Existenz ergibt sich aus einigen von Einsteins Gleichungen; sie konvergieren mit der Theorie der Schwerkraft (es ist jedoch unbekannt, wie wahr sie ist), was wiederum theoretisch ihre Existenz bestätigt.

Heutzutage wird die Möglichkeit der Entstehung von Schwarzen Löchern durch die experimentell bestätigte Allgemeine Relativitätstheorie (GTR) bestätigt. Regelmäßig erscheinen neue Daten, die im Rahmen der oben genannten Theorie analysiert und interpretiert werden und die Existenz einiger astronomischer Objekte bestätigen, die teilweise mit den Zeichen von Schwarzen Löchern mit einer Masse von 105-1010 Sonnenmassen übereinstimmen. Daher ist es unmöglich, sich auf die absolute Existenz von Schwarzen Löchern vorzubereiten.

Heutzutage gibt es zwei realistische und zwei hypothetische Möglichkeiten zur Entstehung von Schwarzen Löchern: katastrophal schnelle Kompression eines massereichen Sterns oder des Zentrums eines Teils einer Galaxie; und dementsprechend die Entstehung von Schwarzen Löchern als Folge des Urknalls und die Entstehung hoher Energien bei Kernreaktionen.

Es gibt Objekte, die einfach Schwarze Löcher genannt werden, weil einige ihrer Eigenschaften denen von Schwarzen Löchern ähneln, zum Beispiel Sterne, die sich im Endstadium des Gravitationskollapses befinden. Die moderne Astrophysik misst diesem Unterschied keine große Bedeutung bei, da die beobachteten Erscheinungsformen eines „fast kollabierten“ Sterns und eines theoretisch „echten“ Schwarzen Lochs nahezu identisch sind.

Schwarze Löcher sind nicht ewig. Auf den ersten Blick scheint es, als ob diese Objekte nur alles um sich herum anziehen, aber nach der Quantentheorie der Schwerkraft sollte ein Schwarzes Loch, während es absorbiert, kontinuierlich emittieren und dabei seine Energie verlieren. Je mehr „Energiemasse“ verloren geht, desto höher sind Temperatur und Geschwindigkeit der Strahlung, was letztendlich zu einer Explosion führt. Was vom Schwarzen Loch übrig bleibt oder nicht, ist unbekannt, aber die Antwort auf diese Frage wird die Quantentheorie der Schwerkraft geben, an der sie in den nächsten Jahrzehnten intensiv arbeiten werden.

Drei Theorien zur Existenz von Schwarzen Löchern

Es gibt drei interessante Theorien zur Existenz von Schwarzen Löchern:

Es gibt eine endliche Anzahl von Schwarzen Löchern im Universum, sie kommen in jeder Galaxie vor, daher können sie eine Möglichkeit sein, sich im Weltraum zu bewegen, eine Art Teleport – man ist in dieses Schwarze Loch eingetreten und aus einem anderen wieder herausgekommen. Darüber hinaus können Sie nicht nur den Ort, an dem Sie landen, sondern auch die Zeit „regulieren“.

Nach Hugh Everetts Theorie der Pluralität der Welten ist die Zahl der Universen unendlich. Dadurch entstand die Hypothese, dass Schwarze Löcher eine Passage in ein anderes Universum darstellen. Die physikalischen Gesetze mögen in allen Universen unterschiedlich sein, aber nur die Durchgangspunkte – Schwarze Löcher – sind unerschütterlich, wenn auch nicht ewig.

Schwarze Löcher absorbieren alles in ihrem Gravitationsfeld. Wenn ein Mensch in ein Schwarzes Loch fällt – ein innerer Beobachter, und jemand ihn beobachtet – ein äußerer Beobachter, dann kann theoretisch folgende Situation eintreten: Ein Mensch, der in ein Schwarzes Loch fällt, wird sehen, wie sich die Zeit für ihn verlangsamt und für die Ewigkeit stehen bleibt und „die umgebende Zeit, nach der Theorie des englischen Mathematikers und theoretischen Physikers Penrose, die Zeit der Entwicklung des Universums, nimmt mit einer solchen Geschwindigkeit zu, dass es ihm, dem inneren Beobachter, gelingt, den Zusammenbruch unseres Weltraums zu beobachten,“ und alle existierenden Realitäten und alle Objekte, die einst in ein Schwarzes Loch gelangten. Aus der Sicht eines externen Beobachters fliegt ein interner Beobachter zum Schwarzen Loch und bleibt stehen, als würde er etwas erwarten. Der Theorie zufolge erlaubt das Universum nicht die gleichzeitige Existenz interner und externer Beobachter. Nach einer Minute subjektiver Zeit eines Menschen, der auf ein Schwarzes Loch springt, aber nach Milliarden von Jahren aus der Sicht eines externen Beobachters, wird der fallende Mensch überrascht sein, zu sehen, wie seine sehr alten „externen“ Freunde beginnen, hineinzufallen sein Loch, und sein „natives“ Schwarzes Loch beginnt mit allen anderen Schwarzen Löchern zu verschmelzen... Folglich werden alle externen Beobachter gleichzeitig zu internen, und jetzt fliegen sie alle gemeinsam auf den Zusammenbruch des Universums zu.

Unter Berücksichtigung der oben genannten Tatsachen der Existenz von Schwarzen Löchern gibt es diejenigen, die sie widerlegen. Die Physikprofessorin Laura Marcini-Houghton aus North Carolina argumentiert, dass schwarze Löcher einfach nicht existieren können. Sie argumentiert, dass es keine direkten Beweise für ihre Existenz gebe und indirekte Beweise möglicherweise falsch seien. Dies ist jedoch vorerst nur eine Theorie.

In diesem Entwicklungsstadium ist die Wissenschaft weder in der Lage, die Existenz von Schwarzen Löchern zu bestätigen noch zu leugnen. Es bleibt abzuwarten auf neue Beobachtungen, deren Analyse und einige spätere Antworten auf diese Fragen.

Schwarze Löcher gehören zu den erstaunlichsten und zugleich beängstigendsten Objekten in unserem Universum. Sie entstehen in dem Moment, in dem Sternen mit enormer Masse der Kernbrennstoff ausgeht. Kernreaktionen hören auf und die Sterne beginnen abzukühlen. Der Körper des Sterns zieht sich unter dem Einfluss der Schwerkraft zusammen und beginnt allmählich, kleinere Objekte anzuziehen, wodurch er sich in ein Schwarzes Loch verwandelt.

Erste Studien

Wissenschaftliche Koryphäen begannen vor nicht allzu langer Zeit mit der Erforschung von Schwarzen Löchern, obwohl die grundlegenden Konzepte ihrer Existenz bereits im letzten Jahrhundert entwickelt wurden. Das eigentliche Konzept eines „Schwarzen Lochs“ wurde 1967 von J. Wheeler eingeführt, obwohl die Schlussfolgerung, dass diese Objekte unweigerlich beim Kollaps massereicher Sterne entstehen, bereits in den 30er Jahren des letzten Jahrhunderts gezogen wurde. Alles im Inneren des Schwarzen Lochs – Asteroiden, Licht, von ihm absorbierte Kometen – kam einst den Grenzen dieses mysteriösen Objekts zu nahe und konnte sie nicht verlassen.

Grenzen von Schwarzen Löchern

Die erste Grenze eines Schwarzen Lochs wird als statische Grenze bezeichnet. Dies ist die Grenze der Region, in der ein Fremdkörper nicht mehr ruhen kann und beginnt, sich relativ zum Schwarzen Loch zu drehen, um zu verhindern, dass er hineinfällt. Die zweite Grenze wird Ereignishorizont genannt. Alles innerhalb eines Schwarzen Lochs hat einmal seine äußere Grenze überschritten und sich auf den Singularitätspunkt zubewegt. Laut Wissenschaftlern fließt hier die Substanz in diesen zentralen Punkt, dessen Dichte gegen Unendlich tendiert. Die Menschen können nicht wissen, welche physikalischen Gesetze in Objekten mit einer solchen Dichte wirken, und daher ist es unmöglich, die Eigenschaften dieses Ortes zu beschreiben. Im wahrsten Sinne des Wortes handelt es sich um ein „Schwarzes Loch“ (oder vielleicht eine „Lücke“) im Wissen der Menschheit über die Welt um uns herum.

Struktur von Schwarzen Löchern

Der Ereignishorizont ist die undurchdringliche Grenze eines Schwarzen Lochs. Innerhalb dieser Grenze gibt es eine Zone, die selbst Objekte, deren Bewegungsgeschwindigkeit der Lichtgeschwindigkeit entspricht, nicht verlassen können. Selbst die Lichtquanten selbst können den Ereignishorizont nicht verlassen. An diesem Punkt kann kein Objekt mehr aus dem Schwarzen Loch entkommen. Per Definition können wir nicht herausfinden, was sich im Inneren eines Schwarzen Lochs befindet – schließlich befindet sich in seiner Tiefe ein sogenannter Singularitätspunkt, der durch die extreme Kompression der Materie entsteht. Sobald ein Objekt in den Ereignishorizont fällt, kann es von diesem Moment an nie wieder aus diesem entkommen und für Beobachter sichtbar werden. Andererseits können diejenigen, die sich in Schwarzen Löchern befinden, nicht sehen, was draußen passiert.

Die Größe des Ereignishorizonts, der dieses mysteriöse kosmische Objekt umgibt, ist immer direkt proportional zur Masse des Lochs selbst. Wenn sich seine Masse verdoppelt, wird die äußere Grenze doppelt so groß. Wenn Wissenschaftler einen Weg finden könnten, die Erde in ein Schwarzes Loch zu verwandeln, würde die Größe des Ereignishorizonts im Querschnitt nur 2 cm betragen.

Hauptkategorien

In der Regel beträgt die Masse eines durchschnittlichen Schwarzen Lochs ungefähr drei Sonnenmassen oder mehr. Von den beiden Arten von Schwarzen Löchern werden stellare und supermassive Löcher unterschieden. Ihre Masse übersteigt die Masse der Sonne um mehrere Hunderttausend Mal. Sterne entstehen nach dem Tod großer Himmelskörper. Schwarze Löcher mit normaler Masse entstehen, nachdem der Lebenszyklus großer Sterne endet. Beide Arten von Schwarzen Löchern haben trotz ihres unterschiedlichen Ursprungs ähnliche Eigenschaften. Supermassereiche Schwarze Löcher befinden sich in den Zentren von Galaxien. Wissenschaftler vermuten, dass sie während der Entstehung von Galaxien durch die Verschmelzung eng benachbarter Sterne entstanden sind. Dies sind jedoch nur Vermutungen, die nicht durch Fakten bestätigt werden.

Was sich in einem Schwarzen Loch befindet: Vermutungen

Einige Mathematiker glauben, dass es in diesen mysteriösen Objekten des Universums sogenannte Wurmlöcher gibt – Übergänge zu anderen Universen. Mit anderen Worten: Am Punkt der Singularität befindet sich ein Raum-Zeit-Tunnel. Dieses Konzept hat vielen Autoren und Regisseuren geholfen. Die überwiegende Mehrheit der Astronomen glaubt jedoch, dass es zwischen den Universen keine Tunnel gibt. Doch selbst wenn es sie gäbe, gibt es für den Menschen keine Möglichkeit zu wissen, was sich im Inneren eines Schwarzen Lochs befindet.

Es gibt ein anderes Konzept, wonach sich am gegenüberliegenden Ende eines solchen Tunnels ein Weißes Loch befindet, von dem aus durch Schwarze Löcher eine gigantische Energiemenge aus unserem Universum in eine andere Welt fließt. Allerdings kommen Reisen dieser Art in diesem Stadium der wissenschaftlichen und technischen Entwicklung nicht in Frage.

Zusammenhang mit der Relativitätstheorie

Schwarze Löcher sind eine der erstaunlichsten Vorhersagen von A. Einstein. Es ist bekannt, dass die Gravitationskraft, die auf der Oberfläche eines Planeten entsteht, umgekehrt proportional zum Quadrat seines Radius und direkt proportional zu seiner Masse ist. Für diesen Himmelskörper können wir den Begriff der zweiten kosmischen Geschwindigkeit definieren, die zur Überwindung dieser Gravitationskraft notwendig ist. Für die Erde beträgt sie 11 km/s. Wenn die Masse des Himmelskörpers zunimmt und der Durchmesser dagegen abnimmt, kann die zweite kosmische Geschwindigkeit schließlich die Lichtgeschwindigkeit überschreiten. Und da sich nach der Relativitätstheorie kein Objekt schneller als mit Lichtgeschwindigkeit bewegen kann, entsteht ein Objekt, das nichts über seine Grenzen hinaus entweichen lässt.

Im Jahr 1963 entdeckten Wissenschaftler Quasare – Weltraumobjekte, die riesige Quellen für Radioemissionen sind. Sie befinden sich sehr weit von unserer Galaxie entfernt – ihre Entfernung von der Erde beträgt Milliarden Lichtjahre. Um die extrem hohe Aktivität von Quasaren zu erklären, haben Wissenschaftler die Hypothese aufgestellt, dass sich in ihrem Inneren Schwarze Löcher befinden. Dieser Standpunkt ist mittlerweile in wissenschaftlichen Kreisen allgemein anerkannt. Die in den letzten 50 Jahren durchgeführten Forschungen haben nicht nur diese Hypothese bestätigt, sondern Wissenschaftler auch zu der Schlussfolgerung geführt, dass es im Zentrum jeder Galaxie Schwarze Löcher gibt. Es gibt auch ein solches Objekt im Zentrum unserer Galaxie; seine Masse beträgt 4 Millionen Sonnenmassen. Dieses Schwarze Loch heißt Sagittarius A, und da es uns am nächsten ist, ist es das von Astronomen am meisten untersuchte.

Hawking-Strahlung

Diese vom berühmten Physiker Stephen Hawking entdeckte Art von Strahlung erschwert das Leben moderner Wissenschaftler erheblich – aufgrund dieser Entdeckung sind viele Schwierigkeiten in der Theorie der Schwarzen Löcher aufgetreten. In der klassischen Physik gibt es den Begriff des Vakuums. Dieses Wort bezeichnet völlige Leere und Abwesenheit von Materie. Mit der Entwicklung der Quantenphysik wurde jedoch das Konzept des Vakuums modifiziert. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass es mit sogenannten virtuellen Teilchen gefüllt ist – unter dem Einfluss eines starken Feldes können sie sich in echte verwandeln. 1974 entdeckte Hawking, dass solche Transformationen im starken Gravitationsfeld eines Schwarzen Lochs stattfinden können – nahe seiner äußeren Grenze, dem Ereignishorizont. Eine solche Geburt ist gepaart – ein Teilchen und ein Antiteilchen erscheinen. In der Regel ist das Antiteilchen dazu verdammt, in ein Schwarzes Loch zu fallen, und das Teilchen fliegt davon. Infolgedessen beobachten Wissenschaftler etwas Strahlung um diese Weltraumobjekte. Dies wird Hawking-Strahlung genannt.

Bei dieser Strahlung verdampft die Materie im Inneren des Schwarzen Lochs langsam. Das Loch verliert an Masse und die Intensität der Strahlung ist umgekehrt proportional zum Quadrat seiner Masse. Die Intensität der Hawking-Strahlung ist im kosmischen Vergleich vernachlässigbar. Wenn wir davon ausgehen, dass es ein Loch mit einer Masse von 10 Sonnen gibt und weder Licht noch materielle Objekte darauf fallen, dann wird die Zeit für seinen Zerfall auch in diesem Fall ungeheuer lang sein. Die Lebensdauer eines solchen Lochs wird die gesamte Existenz unseres Universums um 65 Größenordnungen übertreffen.

Frage zum Speichern von Informationen

Eines der Hauptprobleme, das nach der Entdeckung der Hawking-Strahlung auftrat, ist das Problem des Informationsverlusts. Damit verbunden ist eine auf den ersten Blick sehr einfache Frage: Was passiert, wenn ein Schwarzes Loch vollständig verdampft? Beide Theorien – die Quantenphysik und die klassische – befassen sich mit der Beschreibung des Zustands eines Systems. Wenn man Informationen über den Anfangszustand des Systems hat, kann man mithilfe der Theorie beschreiben, wie es sich verändern wird.

Gleichzeitig gehen im Prozess der Evolution keine Informationen über den Ausgangszustand verloren – es gilt eine Art Gesetz zur Bewahrung von Informationen. Wenn das Schwarze Loch jedoch vollständig verdampft, verliert der Beobachter Informationen über den Teil der physischen Welt, der einst in das Loch gefallen ist. Stephen Hawking glaubte, dass Informationen über den Anfangszustand des Systems irgendwie wiederhergestellt werden, nachdem das Schwarze Loch vollständig verdampft ist. Die Schwierigkeit besteht jedoch darin, dass die Informationsübertragung von einem Schwarzen Loch per Definition unmöglich ist – nichts kann den Ereignishorizont verlassen.

Was passiert, wenn man in ein Schwarzes Loch fällt?

Es wird angenommen, dass ein Mensch, wenn er auf unglaubliche Weise an die Oberfläche eines Schwarzen Lochs gelangen könnte, ihn sofort in seine Richtung ziehen würde. Letztendlich würde sich die Person so stark dehnen, dass sie zu einem Strom subatomarer Teilchen würde, die sich auf einen Punkt der Singularität zubewegen. Es ist natürlich unmöglich, diese Hypothese zu beweisen, da es unwahrscheinlich ist, dass Wissenschaftler jemals herausfinden können, was im Inneren von Schwarzen Löchern passiert. Nun sagen einige Physiker, dass ein Mensch, der in ein Schwarzes Loch fällt, einen Klon haben würde. Die erste Version würde sofort durch einen Strom heißer Teilchen der Hawking-Strahlung zerstört werden, und die zweite würde den Ereignishorizont passieren, ohne die Möglichkeit einer Rückkehr.

Sowohl für Wissenschaftler vergangener Jahrhunderte als auch für Forscher unserer Zeit ist das Schwarze Loch das größte Geheimnis des Kosmos. Was steckt in diesem der Physik völlig unbekannten System? Welche Gesetze gelten dort? Wie vergeht die Zeit in einem Schwarzen Loch und warum können dort nicht einmal Lichtquanten entkommen? Jetzt werden wir natürlich aus theoretischer Sicht und nicht aus praktischer Sicht versuchen zu verstehen, was sich im Inneren eines Schwarzen Lochs befindet, warum es im Prinzip entstanden ist und existiert und wie es die Objekte anzieht, die es umgeben.

Beschreiben wir zunächst dieses Objekt

Ein Schwarzes Loch ist also eine bestimmte Region des Weltraums. Es ist unmöglich, ihn als separaten Stern oder Planeten herauszustellen, da es sich weder um einen festen noch um einen gasförmigen Körper handelt. Ohne ein grundlegendes Verständnis davon, was Raumzeit ist und wie sich diese Dimensionen verändern können, ist es unmöglich zu verstehen, was sich im Inneren eines Schwarzen Lochs befindet. Der Punkt ist, dass dieser Bereich nicht nur eine räumliche Einheit ist. was sowohl die drei uns bekannten Dimensionen (Länge, Breite und Höhe) als auch die Zeitachse verzerrt. Wissenschaftler sind davon überzeugt, dass die Zeit im Horizontbereich (dem sogenannten Bereich um das Loch herum) eine räumliche Bedeutung annimmt und sich sowohl vorwärts als auch rückwärts bewegen kann.

Lernen wir die Geheimnisse der Schwerkraft kennen

Wenn wir verstehen wollen, was sich im Inneren eines Schwarzen Lochs befindet, werfen wir einen genaueren Blick auf die Schwerkraft. Dieses Phänomen ist der Schlüssel zum Verständnis der Natur der sogenannten „Wurmlöcher“, aus denen nicht einmal Licht entkommen kann. Schwerkraft ist die Wechselwirkung zwischen allen Körpern, die eine materielle Grundlage haben. Die Stärke dieser Schwerkraft hängt von der molekularen Zusammensetzung der Körper, von der Konzentration der Atome sowie von deren Zusammensetzung ab. Je mehr Teilchen in einem bestimmten Raumbereich kollabieren, desto größer ist die Gravitationskraft. Dies ist untrennbar mit der Urknalltheorie verbunden, als unser Universum die Größe einer Erbse hatte. Dies war ein Zustand maximaler Singularität, und als Folge eines Lichtquantenblitzes begann sich der Raum auszudehnen, da sich die Teilchen gegenseitig abstießen. Wissenschaftler beschreiben ein Schwarzes Loch genau umgekehrt. Was ist laut TBZ in so einem Ding drin? Eine Singularität, die den Indikatoren entspricht, die unserem Universum zum Zeitpunkt seiner Geburt innewohnten.

Wie gelangt Materie in ein Wurmloch?

Es gibt die Meinung, dass ein Mensch niemals verstehen kann, was in einem Schwarzen Loch passiert. Denn dort angekommen wird er von der Schwerkraft und der Schwerkraft im wahrsten Sinne des Wortes erdrückt. Tatsächlich ist dies nicht ganz richtig. Ja, tatsächlich ist ein Schwarzes Loch eine Singularitätsregion, in der alles maximal komprimiert ist. Dabei handelt es sich aber keineswegs um einen „Weltraumstaubsauger“, der alle Planeten und Sterne einsaugen kann. Jedes materielle Objekt, das sich am Ereignishorizont befindet, wird eine starke Verzerrung von Raum und Zeit beobachten (im Moment stehen diese Einheiten separat). Das euklidische System der Geometrie wird fehlerhaft funktionieren, das heißt, sie werden sich überschneiden und die Umrisse stereometrischer Figuren werden nicht mehr vertraut sein. Was die Zeit betrifft, wird sie sich allmählich verlangsamen. Je näher man dem Loch kommt, desto langsamer geht die Uhr im Vergleich zur Erdzeit, aber man merkt es nicht. Wenn der Körper in ein Wurmloch fällt, fällt er mit einer Geschwindigkeit von Null, aber diese Einheit ist gleich unendlich. Krümmung, die das Unendliche mit Null gleichsetzt, was schließlich die Zeit im Bereich der Singularität stoppt.

Reaktion auf emittiertes Licht

Das einzige Objekt im Weltraum, das Licht anzieht, ist ein Schwarzes Loch. Was sich darin befindet und in welcher Form es sich dort befindet, ist unbekannt, aber man geht davon aus, dass es völlige Dunkelheit ist, die man sich nicht vorstellen kann. Lichtquanten verschwinden nicht einfach, wenn sie dorthin gelangen. Ihre Masse wird mit der Masse der Singularität multipliziert, wodurch sie noch größer wird und sich vergrößert. Wenn Sie also im Inneren des Wurmlochs eine Taschenlampe einschalten, um sich umzusehen, leuchtet es nicht. Die emittierten Quanten werden sich ständig mit der Masse des Lochs vervielfachen, und Sie werden, grob gesagt, Ihre Situation nur verschlechtern.

Schwarze Löcher auf Schritt und Tritt

Wie wir bereits herausgefunden haben, ist die Grundlage der Entstehung die Schwerkraft, deren Ausmaß dort millionenfach größer ist als auf der Erde. Eine genaue Vorstellung davon, was ein Schwarzes Loch ist, wurde der Welt von Karl Schwarzschild vermittelt, der tatsächlich den Ereignishorizont und den Punkt ohne Wiederkehr entdeckte und außerdem feststellte, dass Null in einem Zustand der Singularität gleich ist Unendlichkeit. Seiner Meinung nach kann sich an jedem Punkt im Weltraum ein Schwarzes Loch bilden. In diesem Fall muss ein bestimmtes materielles Objekt mit Kugelform den Gravitationsradius erreichen. Beispielsweise muss die Masse unseres Planeten in das Volumen einer Erbse passen, um ein Schwarzes Loch zu werden. Und die Sonne sollte mit ihrer Masse einen Durchmesser von 5 Kilometern haben – dann wird ihr Zustand singulär.

Der Horizont für die Entstehung einer neuen Welt

Die Gesetze der Physik und der Geometrie funktionieren perfekt auf der Erde und im Weltraum, wo sich im Weltraum ein Vakuum befindet. Am Ereignishorizont verlieren sie jedoch völlig ihre Bedeutung. Deshalb ist es aus mathematischer Sicht unmöglich zu berechnen, was sich im Inneren eines Schwarzen Lochs befindet. Die Bilder, die man entstehen kann, wenn man den Raum nach unseren Vorstellungen von der Welt beugt, sind wahrscheinlich weit von der Wahrheit entfernt. Es wurde lediglich festgestellt, dass die Zeit hier zu einer räumlichen Einheit wird und höchstwahrscheinlich noch einige weitere zu den vorhandenen Dimensionen hinzugefügt werden. Dies lässt vermuten, dass im Inneren eines Schwarzen Lochs (ein Foto wird dies bekanntlich nicht zeigen, da sich das Licht dort selbst auffrisst) völlig unterschiedliche Welten entstehen. Diese Universen könnten aus Antimaterie bestehen, was Wissenschaftlern derzeit unbekannt ist. Es gibt auch Versionen, dass die Sphäre ohne Wiederkehr nur ein Portal ist, das entweder in eine andere Welt oder zu anderen Punkten in unserem Universum führt.

Geburt und Tod

Viel wichtiger als die Existenz eines Schwarzen Lochs ist seine Entstehung oder sein Verschwinden. Durch den Kollaps entsteht, wie wir bereits herausgefunden haben, eine Kugel, die die Raumzeit verzerrt. Dies könnte die Explosion eines großen Sterns, eine Kollision zweier oder mehrerer Körper im Weltraum usw. sein. Aber wie wurde Materie, die theoretisch berührt werden konnte, zu einem Bereich der Zeitverzerrung? Das Puzzle ist in Arbeit. Aber es folgt eine zweite Frage: Warum verschwinden solche Sphären ohne Wiederkehr? Und wenn Schwarze Löcher verdampfen, warum kommen dann nicht das Licht und die gesamte kosmische Materie, die sie angesaugt haben, aus ihnen heraus? Wenn sich Materie in der Singularitätszone auszudehnen beginnt, nimmt die Schwerkraft allmählich ab. Infolgedessen löst sich das Schwarze Loch einfach auf und an seiner Stelle verbleibt das gewöhnliche Vakuum im Weltraum. Daraus folgt ein weiteres Rätsel: Wo ist alles geblieben, was hineingekommen ist?

Ist die Schwerkraft unser Schlüssel zu einer glücklichen Zukunft?

Forscher sind zuversichtlich, dass die Energiezukunft der Menschheit von einem Schwarzen Loch geprägt werden kann. Was sich in diesem System befindet, ist noch unbekannt, aber es wurde festgestellt, dass am Ereignishorizont jede Materie in Energie umgewandelt wird, aber natürlich nur teilweise. Wenn sich beispielsweise ein Mensch dem Punkt nähert, an dem es kein Zurück mehr gibt, gibt er 10 Prozent seiner Materie für die Umwandlung in Energie auf. Diese Zahl ist einfach kolossal; sie wurde unter Astronomen zu einer Sensation. Tatsache ist, dass auf der Erde nur 0,7 Prozent der Materie in Energie umgewandelt werden.