Astronomie

Was ist ein Schwarzes Loch?

Was ist ein Schwarzes Loch?

Um zu verstehen, was ein Schwarzes Loch ist, beginnen wir mit einem Stern wie der Sonne, der einen Durchmesser von 1.390.000 Kilometern und eine 330.000-mal größere Masse als die Erde hat.

Unter Berücksichtigung dieser Masse und des Abstands von der Oberfläche zum Zentrum wird gezeigt, dass jedes Objekt, das sich auf der Oberfläche der Sonne befindet, einer Gravitationsanziehung ausgesetzt ist, die etwa 28-mal größer ist als die Erdanziehung auf der Oberfläche des Planeten.

Ein aktueller Stern behält seine normale Größe dank des Gleichgewichts zwischen einer sehr hohen zentralen Temperatur, die dazu neigt, die Sternsubstanz auszudehnen, und der gigantischen Anziehungskraft, die dazu neigt, sich zusammenzuziehen und zusammenzudrücken.

Wenn zu einem bestimmten Zeitpunkt die Innentemperatur sinkt, wird die Situation durch die Gravitation beeinflusst. Der Stern beginnt sich zusammenzuziehen und während dieses Prozesses zerfällt die atomare Struktur des Inneren. Anstelle von Atomen treten nun Elektronen, Protonen und lose Neutronen auf. Der Stern zieht sich solange zusammen, bis die gegenseitige Abstoßung der Elektronen einer weiteren Kontraktion entgegenwirkt.

Der Stern ist jetzt ein "weißer Zwerg". Wenn ein Stern wie die Sonne diesen Zusammenbruch erleiden würde, der zum Zustand eines Weißen Zwergs führen würde, würde seine gesamte Masse auf eine Kugel mit einem Durchmesser von etwa 16.000 Kilometern und seine Oberflächengravitation (mit der gleichen Masse, aber in einem viel geringeren Abstand vom Zentrum) reduziert ) wäre 210.000 mal höher als die Erde.

Unter bestimmten Umständen wird die Anziehungskraft zu stark, um einer elektronischen Abstoßung entgegenzuwirken. Der Stern zieht sich wieder zusammen, wodurch Elektronen und Protonen gezwungen werden, sich zu Neutronen zu verbinden, und letztere gezwungen werden, sich in engem Kontakt zu zerdrücken. Die Neutronenstruktur wirkt dann einer weiteren Kontraktion entgegen und wir haben einen "Neutronenstern", der die gesamte Masse unserer Sonne in einer Kugel von nur 16 Kilometern Durchmesser unterbringen könnte. Die Oberflächengravitation wäre 210.000.000.000-mal höher als das, was wir auf der Erde haben.

Unter bestimmten Umständen kann die Gravitation sogar den Widerstand der Neutronenstruktur überwinden. In diesem Fall gibt es nichts, was dem Zusammenbruch widersprechen könnte. Der Stern kann sich auf ein Volumen von Null zusammenziehen und die Oberflächengravitation nimmt gegen unendlich zu.

Nach der Relativitätstheorie verliert das von einem Stern emittierte Licht einen Teil seiner Energie, wenn es sich gegen das Gravitationsfeld des Sterns bewegt. Je intensiver das Feld ist, desto größer ist der Energieverlust, der experimentell im Weltraum und im Labor nachgewiesen wurde.

Das Licht eines gewöhnlichen Sterns wie der Sonne verliert sehr wenig Energie. Der von einem Weißen Zwerg ausgestellte, etwas anderes; und der von einem Neutronenstern emittierte noch mehr. Während des Zusammenbruchs des Neutronensterns verliert das von der Oberfläche ausgehende Licht all seine Energie und kann nicht entweichen.

Ein Objekt, das einer Kompression ausgesetzt ist, die größer ist als die von Neutronensternen, hat ein Gravitationsfeld, das so stark ist, dass alles, was sich ihm nähert, eingeschlossen wird und nicht wieder herauskommt. Es ist, als wäre der eingeschlossene Gegenstand in ein unendlich tiefes Loch gefallen und hätte nie aufgehört zu fallen. Und da nicht einmal Licht austreten kann, ist das komprimierte Objekt schwarz. Wörtlich ein "Schwarzes Loch".

Heute finden Astronomen Hinweise auf die Existenz von Schwarzen Löchern an verschiedenen Orten im Universum. Am 10. April 2019 wurde das erste Bild eines Schwarzen Lochs veröffentlicht, das sich im Zentrum der etwa 55 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie Messier 87 (M87) befindet.

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Video: Was passiert in einem schwarzen Loch? (Oktober 2020).