Schwarzes Loch im Weltraum, was drin ist. Was ist ein Schwarzes Loch? Was ist in einem schwarzen Loch?

Schwarze Löcher sind eines der seltsamsten Phänomene im Universum. Auf jeden Fall in diesem Stadium der menschlichen Entwicklung. Dies ist ein Objekt mit unendlicher Masse und Dichte und damit Anziehungskraft, hinter das nicht einmal Licht entweichen kann – daher ist das Loch schwarz. Ein supermassereiches Schwarzes Loch kann eine ganze Galaxie einsaugen, ohne zu ersticken, und jenseits des Ereignishorizonts beginnt die normale Physik zu kreischen und sich zu verknoten. Andererseits können Schwarze Löcher zu potenziellen Übergangslöchern von einem Raumknoten zu einem anderen werden. Die Frage ist: Wie nahe können wir einem Schwarzen Loch kommen und wird das Konsequenzen haben?

Sie übernehmen alles, was ihnen begegnet. Von subatomaren Teilchen bis hin zu Sternen, Festkörpern, Gasen, Flüssigkeiten und sogar Licht geht alles verloren, was in sie hineinfällt. Und einfach so regen Schwarze Löcher die Fantasie der Menschen an. Das Nachdenken über den Weltraum, seit der Mensch zum ersten Mal die Lichtpunkte am Nachthimmel sah, hat den Geist dazu gebracht, sich Dinge vorzustellen, die man hier auf der Erde nicht sehen kann. Und Schwarze Löcher erweitern die Vorstellungskraft mehr als jedes andere Wunder der Astronomie.

Damit sich ein Schwarzes Loch bilden kann, muss ein Körper auf eine bestimmte kritische Dichte komprimiert werden, sodass der Radius des komprimierten Körpers seinem Gravitationsradius entspricht. Der Wert dieser kritischen Dichte ist umgekehrt proportional zum Quadrat der Masse des Schwarzen Lochs.

Für ein typisches Schwarzes Loch mit Sternmasse ( M=10M Der Gravitationsradius der Sonne beträgt 30 km und die kritische Dichte beträgt 2·10 14 g/cm 3, also zweihundert Millionen Tonnen pro Kubikzentimeter. Diese Dichte ist im Vergleich zur durchschnittlichen Dichte der Erde (5,5 g/cm3) sehr hoch und entspricht der Dichte der Substanz des Atomkerns.

Für ein Schwarzes Loch im galaktischen Kern ( M=10 10 M Der Gravitationsradius der Sonne beträgt 3·10 15 cm = 200 AE, was dem Fünffachen der Entfernung von der Sonne zu Pluto entspricht (1 astronomische Einheit – die durchschnittliche Entfernung von der Erde zur Sonne – entspricht 150 Millionen km oder 1,5·10 13cm). Die kritische Dichte beträgt in diesem Fall 0,2·10 –3 g/cm 3 und ist damit um ein Vielfaches geringer als die Luftdichte von 1,3·10 –3 g/cm 3 (!).

Für die Erde ( M=3·10 –6 M Sonne), der Gravitationsradius liegt nahe bei 9 mm und die entsprechende kritische Dichte ist ungeheuer hoch: ρ cr = 2·10 27 g/cm 3, was 13 Größenordnungen höher ist als die Dichte des Atomkerns.

Wenn wir eine imaginäre Kugelpresse nehmen und die Erde unter Beibehaltung ihrer Masse komprimieren, verdoppelt sich ihre zweite Fluchtgeschwindigkeit und beträgt 22,4 km/s, wenn wir den Radius der Erde (6370 km) um das Vierfache verringern. Wenn wir die Erde so zusammendrücken, dass ihr Radius etwa 9 mm beträgt, dann nimmt die zweite kosmische Geschwindigkeit einen Wert an, der der Lichtgeschwindigkeit entspricht C= 300.000 km/s.

Außerdem wird keine Presse benötigt – die Erde, die auf eine solche Größe komprimiert ist, wird sich bereits selbst komprimieren. Am Ende wird sich anstelle der Erde ein Schwarzes Loch bilden, dessen Ereignishorizontradius nahezu 9 mm beträgt (wenn wir die Rotation des resultierenden Schwarzen Lochs vernachlässigen). Unter realen Bedingungen gibt es natürlich keine superstarke Presse – die Schwerkraft „funktioniert“. Aus diesem Grund können Schwarze Löcher nur entstehen, wenn das Innere sehr massereicher Sterne kollabiert, in denen die Schwerkraft stark genug ist, um Materie auf eine kritische Dichte zu komprimieren.

Entwicklung der Sterne

Schwarze Löcher entstehen im Endstadium der Entwicklung massereicher Sterne. In den Tiefen gewöhnlicher Sterne finden thermonukleare Reaktionen statt, bei denen enorme Energie freigesetzt wird und eine hohe Temperatur aufrechterhalten wird (zige und hunderte Millionen Grad). Gravitationskräfte neigen dazu, den Stern zu komprimieren, und die Druckkräfte von heißem Gas und Strahlung widerstehen dieser Kompression. Daher befindet sich der Stern im hydrostatischen Gleichgewicht.

Darüber hinaus kann ein Stern im thermischen Gleichgewicht existieren, wenn die Energiefreisetzung aufgrund thermonuklearer Reaktionen in seinem Zentrum genau der Energie entspricht, die der Stern von der Oberfläche abgibt. Wenn sich der Stern zusammenzieht und ausdehnt, wird das thermische Gleichgewicht gestört. Wenn der Stern stationär ist, stellt sich sein Gleichgewicht so ein, dass die negative potentielle Energie des Sterns (die Energie der Gravitationskompression) im absoluten Wert immer das Doppelte der thermischen Energie beträgt. Aus diesem Grund hat der Stern eine erstaunliche Eigenschaft – eine negative Wärmekapazität. Gewöhnliche Körper haben eine positive Wärmekapazität: Ein erhitztes Stück Eisen kühlt ab, das heißt, es verliert Energie, und senkt seine Temperatur. Bei einem Stern ist das Gegenteil der Fall: Je mehr Energie er in Form von Strahlung verliert, desto höher wird die Temperatur in seinem Zentrum.

Für dieses auf den ersten Blick seltsame Merkmal gibt es eine einfache Erklärung: Während der Stern strahlt, zieht er sich langsam zusammen. Bei der Kompression wird potentielle Energie in kinetische Energie fallender Schichten des Sterns umgewandelt und sein Inneres erwärmt sich. Darüber hinaus ist die vom Stern durch die Kompression aufgenommene Wärmeenergie doppelt so groß wie die Energie, die in Form von Strahlung verloren geht. Dadurch steigt die Temperatur im Inneren des Sterns und es kommt zu einer kontinuierlichen thermonuklearen Synthese chemischer Elemente. Beispielsweise findet die Reaktion der Umwandlung von Wasserstoff in Helium in der aktuellen Sonne bei einer Temperatur von 15 Millionen Grad statt. Wenn sich nach 4 Milliarden Jahren im Zentrum der Sonne der gesamte Wasserstoff in Helium verwandelt, ist für die weitere Synthese von Kohlenstoffatomen aus Heliumatomen eine deutlich höhere Temperatur erforderlich, etwa 100 Millionen Grad (die elektrische Ladung von Heliumkernen). ist doppelt so groß wie die von Wasserstoffkernen, und um die Kerne von Helium in einem Abstand von 10–13 cm näher zusammenzubringen, ist eine viel höhere Temperatur erforderlich. Genau diese Temperatur wird aufgrund der negativen Wärmekapazität der Sonne gewährleistet, wenn in ihren Tiefen die thermonukleare Reaktion der Umwandlung von Helium in Kohlenstoff gezündet wird.

Weiße Zwerge

Wenn die Masse des Sterns klein ist, so dass die Masse seines von thermonuklearen Transformationen betroffenen Kerns weniger als 1,4 beträgt M Sonne könnte die thermonukleare Fusion chemischer Elemente aufgrund der sogenannten Entartung des Elektronengases im Kern des Sterns zum Erliegen kommen. Insbesondere hängt der Druck eines entarteten Gases von der Dichte, aber nicht von der Temperatur ab, da die Energie der Quantenbewegungen von Elektronen viel größer ist als die Energie ihrer thermischen Bewegung.

Der hohe Druck des entarteten Elektronengases wirkt den Kräften der Gravitationskompression wirksam entgegen. Da der Druck nicht von der Temperatur abhängt, führt der Energieverlust eines Sterns in Form von Strahlung nicht zu einer Kompression seines Kerns. Folglich wird die Gravitationsenergie nicht als zusätzliche Wärme freigesetzt. Daher steigt die Temperatur im sich entwickelnden entarteten Kern nicht an, was zur Unterbrechung der Kette thermonuklearer Reaktionen führt.

Die äußere Wasserstoffhülle trennt sich, unbeeinflusst von thermonuklearen Reaktionen, vom Kern des Sterns und bildet einen planetarischen Nebel, der in den Emissionslinien von Wasserstoff, Helium und anderen Elementen leuchtet. Der zentrale kompakte und relativ heiße Kern eines entwickelten Sterns mit geringer Masse ist ein Weißer Zwerg – ein Objekt mit einem Radius in der Größenordnung des Erdradius (~10 4 km) und einer Masse von weniger als 1,4 M Sonne und einer durchschnittlichen Dichte von etwa einer Tonne pro Kubikzentimeter. Weiße Zwerge werden in großer Zahl beobachtet. Ihre Gesamtzahl in der Galaxie erreicht 10 10, also etwa 10 % der Gesamtmasse der beobachtbaren Materie der Galaxie.

Das thermonukleare Brennen in einem entarteten Weißen Zwerg kann instabil sein und zu einer nuklearen Explosion eines ausreichend massiven Weißen Zwergs mit einer Masse nahe der sogenannten Chandrasekhar-Grenze (1.4) führen M Sonne). Solche Explosionen sehen aus wie Supernovae vom Typ I, deren Spektrum keine Wasserstofflinien, sondern nur Linien aus Helium, Kohlenstoff, Sauerstoff und anderen schweren Elementen aufweist.

Neutronensterne

Wenn der Kern des Sterns degeneriert ist, nähert sich seine Masse der Grenze von 1,4 M Sonne wird die übliche Entartung des Elektronengases im Kern durch die sogenannte relativistische Entartung ersetzt.

Die Quantenbewegungen entarteter Elektronen werden so schnell, dass ihre Geschwindigkeiten der Lichtgeschwindigkeit nahekommen. In diesem Fall nimmt die Elastizität des Gases ab, seine Fähigkeit, den Schwerkraftkräften entgegenzuwirken, nimmt ab und der Stern erfährt einen Gravitationskollaps. Beim Kollaps werden Elektronen von Protonen eingefangen und es kommt zur Neutronisierung der Substanz. Dies führt zur Bildung eines Neutronensterns aus einem massiven entarteten Kern.

Wenn die Anfangsmasse des Sternkerns 1,4 überschreitet M Sonne, dann wird im Kern eine hohe Temperatur erreicht und es kommt während seiner gesamten Entwicklung nicht zu einer Elektronendegeneration. In diesem Fall wirkt die negative Wärmekapazität: Wenn der Stern Energie in Form von Strahlung verliert, steigt die Temperatur in seinen Tiefen und es kommt zu einer kontinuierlichen Kette thermonuklearer Reaktionen, die Wasserstoff in Helium, Helium in Kohlenstoff, Kohlenstoff in Sauerstoff usw. umwandeln so weiter, bis hin zu den Elementen der Eisengruppe. Die Reaktion der thermonuklearen Fusion von Kernen von Elementen, die schwerer als Eisen sind, erfolgt nicht mehr unter Freisetzung, sondern unter Aufnahme von Energie. Wenn also die Masse des Kerns des Sterns, der hauptsächlich aus Elementen der Eisengruppe besteht, die Chandrasekhar-Grenze von 1,4 überschreitet M Sonne , aber kleiner als die sogenannte Oppenheimer-Volkov-Grenze ~3 M Sonne, dann kommt es am Ende der Kernentwicklung des Sterns zum Gravitationskollaps des Kerns, wodurch die äußere Wasserstoffhülle des Sterns abgeworfen wird, was im Spektrum von als Supernova-Explosion vom Typ II beobachtet wird welche starken Wasserstofflinien beobachtet werden.

Der Zusammenbruch des Eisenkerns führt zur Bildung eines Neutronensterns.

Wenn der massive Kern eines Sterns, der ein spätes Entwicklungsstadium erreicht hat, komprimiert wird, steigt die Temperatur auf gigantische Werte in der Größenordnung von einer Milliarde Grad, wenn die Atomkerne beginnen, in Neutronen und Protonen zu zerfallen. Protonen absorbieren Elektronen, wandeln sich in Neutronen um und emittieren Neutrinos. Neutronen beginnen sich nach dem quantenmechanischen Pauli-Prinzip bei starker Kompression gegenseitig effektiv abzustoßen.

Wenn die Masse des kollabierenden Kerns weniger als 3 beträgt M Sonne, Neutronengeschwindigkeiten sind deutlich geringer als die Lichtgeschwindigkeit und die Elastizität der Materie aufgrund der effektiven Abstoßung von Neutronen kann die Gravitationskräfte ausgleichen und zur Bildung eines stabilen Neutronensterns führen.

Die Möglichkeit der Existenz von Neutronensternen wurde erstmals 1932 vom herausragenden sowjetischen Physiker Landau unmittelbar nach der Entdeckung des Neutrons in Laborexperimenten vorhergesagt. Der Radius eines Neutronensterns beträgt nahezu 10 km, seine durchschnittliche Dichte beträgt Hunderte Millionen Tonnen pro Kubikzentimeter.

Wenn die Masse des kollabierenden Sternkerns größer als 3 ist M Sonne, dann kollabiert nach bestehenden Vorstellungen der entstehende Neutronenstern beim Abkühlen in ein Schwarzes Loch. Der Kollaps eines Neutronensterns in ein Schwarzes Loch wird auch durch den umgekehrten Fall eines Teils der Sternhülle begünstigt, der bei einer Supernova-Explosion herausgeschleudert wird.

Ein Neutronenstern rotiert normalerweise schnell, da der normale Stern, der ihn hervorgebracht hat, einen erheblichen Drehimpuls haben kann. Wenn der Kern eines Sterns in einen Neutronenstern kollabiert, nehmen die charakteristischen Abmessungen des Sterns ab R= 10 5 –10 6 km bis R≈ 10 km. Mit abnehmender Größe eines Sterns nimmt auch sein Trägheitsmoment ab. Um den Drehimpuls aufrechtzuerhalten, muss die Geschwindigkeit der axialen Rotation stark ansteigen. Wenn beispielsweise die Sonne, die sich mit einer Rotationsperiode von etwa einem Monat dreht, auf die Größe eines Neutronensterns komprimiert wird, verringert sich die Rotationsperiode auf 10 –3 Sekunden.

Einzelne Neutronensterne mit einem starken Magnetfeld manifestieren sich als Radiopulsare – Quellen streng periodischer Radioemissionsimpulse, die entstehen, wenn die Energie der schnellen Rotation eines Neutronensterns in gerichtete Radioemission umgewandelt wird. In binären Systemen zeigen akkretierende Neutronensterne das Phänomen eines Röntgenpulsars und eines Typ-1-Röntgenbursters.

Von einem Schwarzen Loch kann man keine streng periodischen Strahlungspulsationen erwarten, da das Schwarze Loch keine beobachtbare Oberfläche und kein Magnetfeld hat. Wie Physiker oft sagen, haben Schwarze Löcher keine „Haare“ – alle Felder und alle Inhomogenitäten in der Nähe des Ereignishorizonts werden emittiert, wenn das Schwarze Loch aus kollabierender Materie in Form eines Stroms von Gravitationswellen entsteht. Infolgedessen hat das resultierende Schwarze Loch nur drei Eigenschaften: Masse, Drehimpuls und elektrische Ladung. Bei der Bildung eines Schwarzen Lochs gehen alle individuellen Eigenschaften der kollabierenden Substanz verloren: Beispielsweise haben Schwarze Löcher aus Eisen und aus Wasser unter sonst gleichen Bedingungen die gleichen Eigenschaften.

Wie von der Allgemeinen Relativitätstheorie (GR) vorhergesagt, übersteigen Sterne, deren Eisenkernmasse am Ende ihrer Entwicklung 3 M Sonne erleben eine unbegrenzte Kompression (relativistischer Kollaps) mit der Bildung eines Schwarzen Lochs. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass in der Allgemeinen Relativitätstheorie die Gravitationskräfte, die dazu neigen, einen Stern zu komprimieren, durch die Energiedichte bestimmt werden, und bei den enormen Materiedichten, die bei der Komprimierung eines solch massereichen Sternkerns erreicht werden, ist dies der Hauptbeitrag zur Energiedichte entsteht nicht mehr durch die Ruheenergie der Teilchen, sondern durch die Energie ihrer Bewegung und Wechselwirkung. Es stellt sich heraus, dass in der Allgemeinen Relativitätstheorie der Druck einer Substanz bei sehr hohen Dichten sich selbst zu „wiegen“ scheint: Je größer der Druck, desto größer die Energiedichte und desto größer sind folglich die Gravitationskräfte, die dazu neigen, die Substanz zu komprimieren. Darüber hinaus gewinnen unter starken Gravitationsfeldern die Effekte der Raumzeitkrümmung von grundlegender Bedeutung, die ebenfalls zur unbegrenzten Kompression des Sternkerns und seiner Umwandlung in ein Schwarzes Loch beiträgt (Abb. 3).

Zusammenfassend stellen wir fest, dass in unserer Zeit entstandene Schwarze Löcher (z. B. das Schwarze Loch im Cygnus-X-1-System) streng genommen keine hundertprozentigen Schwarzen Löcher sind, da sie aufgrund der relativistischen Zeitdilatation für einen entfernten Beobachter Ihre Ereignishorizonte haben sich noch nicht gebildet. Die Oberflächen solcher kollabierender Sterne erscheinen einem Beobachter auf der Erde wie gefroren und nähern sich endlos ihrem Ereignishorizont.

Damit sich aus solchen kollabierenden Objekten schließlich Schwarze Löcher bilden, müssen wir die gesamte unendlich lange Zeit der Existenz unseres Universums abwarten. Es sollte jedoch betont werden, dass bereits in den ersten Sekunden des relativistischen Kollaps die Oberfläche des kollabierenden Sterns für einen Beobachter von der Erde aus sehr nahe an den Ereignishorizont herankommt und alle Prozesse auf dieser Oberfläche sich unendlich verlangsamen.

Schwarze Löcher sind die einzigen kosmischen Körper, die Licht durch Schwerkraft anziehen können. Sie sind auch die größten Objekte im Universum. Es ist unwahrscheinlich, dass wir in naher Zukunft wissen, was in der Nähe ihres Ereignishorizonts (bekannt als „Point of no Return“) passiert. Dies sind die geheimnisvollsten Orte unserer Welt, über die trotz jahrzehntelanger Forschung noch sehr wenig bekannt ist. Dieser Artikel enthält 10 Fakten, die als die faszinierendsten bezeichnet werden können.

Schwarze Löcher saugen keine Materie in sich auf

Viele Menschen stellen sich ein Schwarzes Loch als eine Art „Weltraumstaubsauger“ vor, der den umgebenden Raum ansaugt. Tatsächlich handelt es sich bei Schwarzen Löchern um gewöhnliche Weltraumobjekte mit einem außergewöhnlich starken Gravitationsfeld.

Würde an der Stelle der Sonne ein Schwarzes Loch gleicher Größe entstehen, würde die Erde nicht mit hineingezogen werden, sie würde sich auf der gleichen Umlaufbahn drehen wie heute. Sterne, die sich neben Schwarzen Löchern befinden, verlieren einen Teil ihrer Masse in Form von Sternwind (dies geschieht während der Existenz eines Sterns), und Schwarze Löcher absorbieren nur diese Materie.

Die Existenz von Schwarzen Löchern wurde von Karl Schwarzschild vorhergesagt

Karl Schwarzschild war der erste, der Einsteins allgemeine Relativitätstheorie nutzte, um die Existenz eines „Punktes ohne Wiederkehr“ zu beweisen. Einstein selbst hat nicht an Schwarze Löcher gedacht, obwohl seine Theorie ihre Existenz vorhersagt.

Schwarzschild machte seinen Vorschlag 1915, unmittelbar nachdem Einstein seine allgemeine Relativitätstheorie veröffentlicht hatte. Damals entstand der Begriff „Schwarzschild-Radius“ – das ist ein Wert, der angibt, wie stark man ein Objekt komprimieren müsste, damit es zu einem Schwarzen Loch wird.

Theoretisch kann alles zu einem Schwarzen Loch werden, wenn es ausreichend komprimiert wird. Je dichter das Objekt ist, desto stärker ist das Gravitationsfeld, das es erzeugt. Beispielsweise würde die Erde zu einem Schwarzen Loch werden, wenn sie die Masse eines erdnussgroßen Objekts hätte.

Schwarze Löcher können neue Universen hervorbringen

Die Vorstellung, dass Schwarze Löcher neue Universen hervorbringen können, erscheint absurd (insbesondere, da wir uns über die Existenz anderer Universen immer noch nicht sicher sind). Dennoch werden solche Theorien von Wissenschaftlern aktiv entwickelt.

Eine sehr vereinfachte Version einer dieser Theorien lautet wie folgt. Unsere Welt verfügt über äußerst günstige Bedingungen für die Entstehung von Leben. Wenn sich eine der physikalischen Konstanten auch nur ein wenig ändern würde, wären wir nicht auf dieser Welt. Die Singularität von Schwarzen Löchern setzt die normalen Gesetze der Physik außer Kraft und könnte (zumindest theoretisch) zur Entstehung eines neuen Universums führen, das sich von unserem unterscheiden wird.

Schwarze Löcher können dich (und alles andere) in Spaghetti verwandeln

Schwarze Löcher dehnen Objekte in ihrer Nähe aus. Diese Objekte beginnen, Spaghetti zu ähneln (es gibt sogar einen speziellen Begriff – „Spaghettifizierung“).

Dies geschieht aufgrund der Funktionsweise der Schwerkraft. Im Moment befinden sich Ihre Beine näher am Erdmittelpunkt als Ihr Kopf und werden daher stärker angezogen. Auf der Oberfläche eines Schwarzen Lochs beginnt der Unterschied in der Schwerkraft gegen Sie zu wirken. Die Beine werden immer schneller in die Mitte des Schwarzen Lochs gezogen, sodass die obere Körperhälfte nicht mithalten kann. Ergebnis: Spaghettiifizierung!

Schwarze Löcher verdampfen mit der Zeit

Schwarze Löcher absorbieren nicht nur Sternwind, sondern verdunsten auch. Dieses Phänomen wurde 1974 entdeckt und erhielt den Namen Hawking-Strahlung (nach Stephen Hawking, der die Entdeckung machte).

Mit der Zeit kann das Schwarze Loch mit dieser Strahlung seine gesamte Masse in den umgebenden Raum abgeben und verschwinden.

Schwarze Löcher verlangsamen die Zeit in ihrer Nähe

Wenn Sie sich dem Ereignishorizont nähern, verlangsamt sich die Zeit. Um zu verstehen, warum dies geschieht, müssen wir uns das „Zwillingsparadoxon“ ansehen, ein Gedankenexperiment, das häufig zur Veranschaulichung der Grundprinzipien von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie verwendet wird.

Einer der Zwillingsbrüder bleibt auf der Erde, der zweite fliegt mit Lichtgeschwindigkeit auf eine Weltraumreise. Als er zur Erde zurückkehrt, stellt der Zwilling fest, dass sein Bruder stärker gealtert ist als er, weil die Zeit langsamer vergeht, wenn er sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt.

Wenn Sie sich dem Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs nähern, bewegen Sie sich mit so hoher Geschwindigkeit, dass die Zeit für Sie langsamer wird.

Schwarze Löcher sind die fortschrittlichsten Energiesysteme

Schwarze Löcher erzeugen Energie besser als die Sonne und andere Sterne. Dies liegt an der Materie, die sie umkreist. Beim Überqueren des Ereignishorizonts mit enormer Geschwindigkeit erwärmt sich die Materie in der Umlaufbahn des Schwarzen Lochs auf extrem hohe Temperaturen. Dies nennt man Schwarzkörperstrahlung.

Zum Vergleich: Bei der Kernfusion werden 0,7 % der Materie in Energie umgewandelt. In der Nähe eines Schwarzen Lochs werden 10 % der Materie zu Energie!

Schwarze Löcher verbiegen den Raum um sie herum

Man kann sich den Raum als eine gespannte Gummiplatte vorstellen, auf der Linien gezeichnet sind. Wenn Sie ein Objekt auf die Schallplatte legen, ändert es seine Form. Schwarze Löcher funktionieren auf die gleiche Weise. Ihre extreme Masse zieht alles an, auch Licht (dessen Strahlen, um die Analogie fortzusetzen, Linien auf einer Platte genannt werden könnten).

Schwarze Löcher begrenzen die Anzahl der Sterne im Universum

Sterne entstehen aus Gaswolken. Damit die Sternentstehung beginnen kann, muss die Wolke abkühlen.

Die Strahlung schwarzer Körper verhindert das Abkühlen von Gaswolken und verhindert die Entstehung von Sternen.

Theoretisch kann jedes Objekt zu einem Schwarzen Loch werden

Der einzige Unterschied zwischen unserer Sonne und einem Schwarzen Loch ist die Schwerkraft. Im Zentrum eines Schwarzen Lochs ist es viel stärker als im Zentrum eines Sterns. Wenn unsere Sonne auf einen Durchmesser von etwa fünf Kilometern komprimiert würde, könnte sie ein Schwarzes Loch sein.

Theoretisch kann alles zu einem Schwarzen Loch werden. In der Praxis wissen wir, dass Schwarze Löcher nur durch den Zusammenbruch riesiger Sterne entstehen, deren Masse 20 bis 30 Mal größer als die Sonne ist.

Die meisten Menschen haben eine vage oder falsche Vorstellung davon, was Schwarze Löcher sind. Mittlerweile sind dies so globale und mächtige Objekte des Universums, im Vergleich zu denen unser Planet und unser gesamtes Leben nichts sind.

Wesen

Dies ist ein kosmisches Objekt mit einer so enormen Schwerkraft, dass es alles absorbiert, was innerhalb seiner Grenzen liegt. Im Wesentlichen ist ein Schwarzes Loch ein Objekt, das nicht einmal Licht aussendet und die Raumzeit krümmt. Sogar die Zeit vergeht in der Nähe von Schwarzen Löchern langsamer.

Tatsächlich ist die Existenz von Schwarzen Löchern nur eine Theorie (und ein wenig Praxis). Wissenschaftler haben Annahmen und praktische Erfahrungen, konnten Schwarze Löcher jedoch noch nicht genau untersuchen. Daher werden alle Objekte, auf die diese Beschreibung zutrifft, üblicherweise Schwarze Löcher genannt. Schwarze Löcher sind wenig erforscht und daher bleiben viele Fragen ungelöst.

Jedes Schwarze Loch hat einen Ereignishorizont – die Grenze, hinter der nichts mehr entkommen kann. Darüber hinaus bewegt sich ein Objekt umso langsamer, je näher es einem Schwarzen Loch ist.

Ausbildung

Es gibt verschiedene Arten und Methoden zur Bildung von Schwarzen Löchern:
- die Bildung von Schwarzen Löchern als Folge der Entstehung des Universums. Solche Schwarzen Löcher entstanden unmittelbar nach dem Urknall.
- sterbende Sterne. Wenn ein Stern seine Energie verliert und thermonukleare Reaktionen aufhören, beginnt der Stern zu schrumpfen. Je nach Kompressionsgrad werden Neutronensterne, Weiße Zwerge und tatsächlich Schwarze Löcher unterschieden.
- durch Experiment gewonnen. Beispielsweise kann in einem Collider ein Quantenschwarzes Loch entstehen.

Versionen

Viele Wissenschaftler neigen zu der Annahme, dass Schwarze Löcher die gesamte absorbierte Materie an anderer Stelle ausstoßen. Diese. Es muss „weiße Löcher“ geben, die nach einem anderen Prinzip funktionieren. Wenn man in ein Schwarzes Loch eindringen kann, aber nicht wieder herauskommt, dann kann man im Gegenteil nicht in ein Weißes Loch gelangen. Das Hauptargument der Wissenschaftler sind die im Weltraum aufgezeichneten scharfen und kraftvollen Energieausbrüche.

Befürworter der Stringtheorie haben im Allgemeinen ihr eigenes Modell eines Schwarzen Lochs erstellt, das keine Informationen zerstört. Ihre Theorie heißt „Fuzzball“ – sie ermöglicht es uns, Fragen im Zusammenhang mit der Singularität und dem Verschwinden von Informationen zu beantworten.

Was ist Singularität und Informationsverschwinden? Eine Singularität ist ein Punkt im Raum, der durch unendlichen Druck und unendliche Dichte gekennzeichnet ist. Viele Menschen sind durch die Tatsache der Singularität verwirrt, weil Physiker nicht mit unendlichen Zahlen arbeiten können. Viele sind sich sicher, dass es in einem Schwarzen Loch eine Singularität gibt, seine Eigenschaften werden jedoch sehr oberflächlich beschrieben.

Vereinfacht ausgedrückt ergeben sich alle Probleme und Missverständnisse aus dem Zusammenhang zwischen Quantenmechanik und Schwerkraft. Bisher können Wissenschaftler keine Theorie aufstellen, die sie vereint. Und deshalb entstehen Probleme mit einem Schwarzen Loch. Schließlich scheint ein Schwarzes Loch Informationen zu zerstören, gleichzeitig werden aber die Grundlagen der Quantenmechanik verletzt. Obwohl S. Hawking dieses Problem erst vor kurzem gelöst zu haben schien, erklärte er, dass Informationen in Schwarzen Löchern doch nicht zerstört werden.

Stereotypen

Erstens können Schwarze Löcher nicht ewig existieren. Und das alles dank der Hawking-Verdunstung. Daher besteht kein Grund zu der Annahme, dass Schwarze Löcher früher oder später das Universum verschlucken werden.

Zweitens wird unsere Sonne kein Schwarzes Loch. Da wird die Masse unseres Sterns nicht ausreichen. Es ist wahrscheinlicher, dass sich unsere Sonne in einen Weißen Zwerg verwandelt (und das ist keine Tatsache).

Drittens wird der Large Hadron Collider unsere Erde nicht zerstören, indem er ein Schwarzes Loch erzeugt. Selbst wenn sie absichtlich ein Schwarzes Loch erzeugen und es „freisetzen“, wird es aufgrund seiner geringen Größe unseren Planeten für sehr, sehr lange Zeit verschlingen.

Viertens muss man nicht denken, dass ein Schwarzes Loch ein „Loch“ im Weltraum ist. Ein Schwarzes Loch ist ein kugelförmiges Objekt. Daher die Mehrheit der Meinungen, dass Schwarze Löcher zu einem Paralleluniversum führen. Diese Tatsache ist jedoch noch nicht bewiesen.

Fünftens hat ein Schwarzes Loch keine Farbe. Der Nachweis erfolgt entweder durch Röntgenstrahlung oder vor dem Hintergrund anderer Galaxien und Sterne (Linseneffekt).

Aufgrund der Tatsache, dass Menschen Schwarze Löcher oft mit Wurmlöchern (die tatsächlich existieren) verwechseln, werden diese Konzepte unter normalen Menschen nicht unterschieden. Mit einem Wurmloch kann man sich wirklich in Raum und Zeit bewegen, allerdings bisher nur in der Theorie.

Komplexe Dinge in einfachen Worten

Es ist schwierig, ein solches Phänomen in einfacher Sprache als Schwarzes Loch zu beschreiben. Wenn Sie sich für einen Technikfreak halten, der sich mit den exakten Wissenschaften auskennt, dann rate ich Ihnen, die Werke von Wissenschaftlern direkt zu lesen. Wenn Sie mehr über dieses Phänomen erfahren möchten, lesen Sie die Werke von Stephen Hawking. Er hat viel für die Wissenschaft getan, insbesondere im Bereich der Schwarzen Löcher. Nach ihm ist die Verdampfung von Schwarzen Löchern benannt. Er ist ein Befürworter des pädagogischen Ansatzes und daher werden alle seine Werke auch für den Durchschnittsbürger verständlich sein.

Bücher:
- „Schwarze Löcher und junge Universen“ 1993.
- „Die Welt auf den Punkt gebracht 2001.“
- „Die kurze Geschichte des Universums 2005“.

Besonders empfehlen möchte ich seine populärwissenschaftlichen Filme, die Ihnen in klarer Sprache nicht nur etwas über Schwarze Löcher, sondern auch über das Universum im Allgemeinen erzählen:
- „Stephen Hawkings Universum“ – eine Serie mit 6 Episoden.
- „Deep into the Universe with Stephen Hawking“ – eine Serie mit 3 Episoden.
Alle diese Filme wurden ins Russische übersetzt und werden oft auf Discovery-Kanälen gezeigt.

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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Das grenzenlose Universum ist voller Geheimnisse, Rätsel und Paradoxien. Trotz der Tatsache, dass die moderne Wissenschaft in der Weltraumforschung einen großen Fortschritt gemacht hat, bleibt vieles in dieser riesigen Welt für die menschliche Weltanschauung unverständlich. Wir wissen viel über Sterne, Nebel, Sternhaufen und Planeten. Allerdings gibt es in der Weite des Universums Objekte, über deren Existenz wir nur spekulieren können. Wir wissen zum Beispiel sehr wenig über Schwarze Löcher. Grundlegende Informationen und Kenntnisse über die Natur von Schwarzen Löchern basieren auf Annahmen und Vermutungen. Astrophysiker und Nuklearwissenschaftler beschäftigen sich seit Jahrzehnten mit diesem Problem. Was ist ein Schwarzes Loch im Weltraum? Was ist die Natur solcher Objekte?

In einfachen Worten über Schwarze Löcher sprechen

Um sich vorzustellen, wie ein Schwarzes Loch aussieht, genügt es, das Ende eines Zuges zu sehen, der in einen Tunnel fährt. Die Signalleuchten am letzten Wagen werden kleiner, je tiefer der Zug in den Tunnel eindringt, bis sie ganz aus dem Blickfeld verschwinden. Mit anderen Worten, es handelt sich um Objekte, bei denen aufgrund der enormen Schwerkraft sogar Licht verschwindet. Elementarteilchen, Elektronen, Protonen und Photonen können die unsichtbare Barriere nicht überwinden und fallen in den schwarzen Abgrund des Nichts, weshalb ein solches Loch im Weltraum schwarz genannt wird. Es gibt nicht den geringsten hellen Bereich darin, völlige Schwärze und Unendlichkeit. Was sich auf der anderen Seite des Schwarzen Lochs befindet, ist unbekannt.

Dieser Weltraumstaubsauger verfügt über eine enorme Gravitationskraft und ist in der Lage, eine ganze Galaxie mit allen Sternhaufen und Superhaufen, dazu Nebel und dunkle Materie, aufzusaugen. Wie ist das möglich? Wir können nur raten. Die uns in diesem Fall bekannten Gesetze der Physik platzen aus allen Nähten und liefern keine Erklärung für die ablaufenden Prozesse. Der Kern des Paradoxons besteht darin, dass in einem bestimmten Teil des Universums die Gravitationswechselwirkung von Körpern durch ihre Masse bestimmt wird. Der Prozess der Absorption eines anderen Objekts durch ein Objekt wird nicht durch deren qualitative und quantitative Zusammensetzung beeinflusst. Teilchen, die in einem bestimmten Bereich eine kritische Zahl erreicht haben, treten in eine andere Ebene der Wechselwirkung ein, wo Gravitationskräfte zu Anziehungskräften werden. Ein Körper, ein Gegenstand, eine Substanz oder Materie beginnt sich unter dem Einfluss der Schwerkraft zu komprimieren und erreicht eine kolossale Dichte.

Etwa ähnliche Prozesse laufen bei der Entstehung eines Neutronensterns ab, bei dem Sternmaterie unter dem Einfluss der inneren Schwerkraft im Volumen komprimiert wird. Freie Elektronen verbinden sich mit Protonen zu elektrisch neutralen Teilchen, den sogenannten Neutronen. Die Dichte dieser Substanz ist enorm. Ein Materieteilchen von der Größe eines Stücks raffinierten Zuckers wiegt Milliarden Tonnen. Hier wäre es angebracht, an die allgemeine Relativitätstheorie zu erinnern, in der Raum und Zeit kontinuierliche Größen sind. Der Komprimierungsprozess kann daher nicht auf halbem Weg gestoppt werden und ist daher unbegrenzt.

Möglicherweise sieht ein Schwarzes Loch wie ein Loch aus, in dem es einen Übergang von einem Teil des Weltraums zu einem anderen geben könnte. Gleichzeitig verändern sich die Eigenschaften von Raum und Zeit selbst und verdrehen sich zu einem Raum-Zeit-Trichter. Am Boden dieses Trichters angekommen, zerfällt jede Materie in Quanten. Was ist auf der anderen Seite des Schwarzen Lochs, dieses riesigen Lochs? Vielleicht gibt es da draußen einen anderen Raum, in dem andere Gesetze gelten und die Zeit in die entgegengesetzte Richtung fließt.

Im Kontext der Relativitätstheorie sieht die Theorie eines Schwarzen Lochs so aus. Der Punkt im Raum, an dem Gravitationskräfte jegliche Materie auf mikroskopische Größe komprimiert haben, übt eine kolossale Anziehungskraft aus, deren Größe bis ins Unendliche ansteigt. Eine Falte der Zeit entsteht, der Raum biegt sich und schließt sich an einem Punkt. Von einem Schwarzen Loch verschluckte Objekte können der Zugkraft dieses monströsen Staubsaugers nicht selbstständig standhalten. Selbst die Lichtgeschwindigkeit, die Quanten besitzen, erlaubt es Elementarteilchen nicht, die Schwerkraft zu überwinden. Jeder Körper, der einen solchen Punkt erreicht, hört auf, ein materielles Objekt zu sein und verschmilzt mit einer Raum-Zeit-Blase.

Schwarze Löcher aus wissenschaftlicher Sicht

Wenn Sie sich fragen: Wie entstehen Schwarze Löcher? Eine klare Antwort wird es nicht geben. Es gibt eine ganze Reihe von Paradoxien und Widersprüchen im Universum, die aus wissenschaftlicher Sicht nicht erklärt werden können. Einsteins Relativitätstheorie erlaubt nur eine theoretische Erklärung der Natur solcher Objekte, doch Quantenmechanik und Physik schweigen in diesem Fall.

Wenn man versucht, die ablaufenden Prozesse mit den Gesetzen der Physik zu erklären, sieht das Bild so aus. Ein Objekt, das durch die enorme Gravitationskompression eines massiven oder supermassiven kosmischen Körpers entsteht. Dieser Prozess hat einen wissenschaftlichen Namen – Gravitationskollaps. Der Begriff „Schwarzes Loch“ tauchte erstmals 1968 in der wissenschaftlichen Gemeinschaft auf, als der amerikanische Astronom und Physiker John Wheeler versuchte, den Zustand des Sternkollapses zu erklären. Nach seiner Theorie entsteht an der Stelle eines massereichen Sterns, der einen Gravitationskollaps erlitten hat, eine räumliche und zeitliche Lücke, in der eine immer stärkere Kompression wirkt. Alles, woraus der Stern bestand, geht in sich hinein.

Diese Erklärung lässt den Schluss zu, dass die Natur von Schwarzen Löchern in keiner Weise mit den im Universum ablaufenden Prozessen zusammenhängt. Alles, was in diesem Objekt passiert, spiegelt sich in keiner Weise mit einem „ABER“ im umgebenden Raum wider. Die Gravitationskraft eines Schwarzen Lochs ist so stark, dass sie den Raum verbiegt und Galaxien dazu bringt, sich um Schwarze Löcher zu drehen. Dementsprechend wird der Grund klar, warum Galaxien die Form von Spiralen annehmen. Wie lange es dauern wird, bis die riesige Milchstraße im Abgrund eines supermassereichen Schwarzen Lochs verschwindet, ist unbekannt. Interessant ist, dass Schwarze Löcher überall im Weltraum entstehen können, wo dafür ideale Bedingungen geschaffen werden. Eine solche Zeit- und Raumfalte neutralisiert die enormen Geschwindigkeiten, mit denen Sterne rotieren und sich durch den Raum der Galaxie bewegen. Die Zeit in einem Schwarzen Loch fließt in einer anderen Dimension. Innerhalb dieser Region können keine Gesetze der Schwerkraft physikalisch interpretiert werden. Dieser Zustand wird als Singularität eines Schwarzen Lochs bezeichnet.

Schwarze Löcher weisen keine äußeren Erkennungsmerkmale auf; ihre Existenz kann anhand des Verhaltens anderer Weltraumobjekte beurteilt werden, die von Gravitationsfeldern beeinflusst werden. Das Gesamtbild eines Kampfes auf Leben und Tod spielt sich am Rand eines Schwarzen Lochs ab, das mit einer Membran bedeckt ist. Diese imaginäre Trichteroberfläche wird „Ereignishorizont“ genannt. Alles, was wir bis zu dieser Grenze sehen, ist greifbar und materiell.

Szenarien zur Bildung von Schwarzen Löchern

Wenn wir die Theorie von John Wheeler weiterentwickeln, können wir zu dem Schluss kommen, dass das Geheimnis der Schwarzen Löcher höchstwahrscheinlich nicht im Entstehungsprozess liegt. Die Entstehung eines Schwarzen Lochs erfolgt durch den Kollaps eines Neutronensterns. Darüber hinaus sollte die Masse eines solchen Objekts die Masse der Sonne um das Dreifache oder mehr übersteigen. Der Neutronenstern schrumpft, bis sein eigenes Licht der engen Umarmung der Schwerkraft nicht mehr entkommen kann. Es gibt eine Grenze für die Größe, auf die ein Stern schrumpfen kann, wodurch ein Schwarzes Loch entsteht. Dieser Radius wird Gravitationsradius genannt. Massereiche Sterne sollten im Endstadium ihrer Entwicklung einen Gravitationsradius von mehreren Kilometern haben.

Heute haben Wissenschaftler indirekte Beweise für die Anwesenheit von Schwarzen Löchern in einem Dutzend Röntgendoppelsternen erhalten. Röntgensterne, Pulsare oder Burster haben keine feste Oberfläche. Außerdem ist ihre Masse größer als die Masse von drei Sonnen. Der aktuelle Zustand des Weltraums im Sternbild Schwan – dem Röntgenstern Cygnus X-1 – ermöglicht es uns, den Entstehungsprozess dieser merkwürdigen Objekte zu verfolgen.

Basierend auf Forschung und theoretischen Annahmen gibt es heute in der Wissenschaft vier Szenarien für die Entstehung schwarzer Sterne:

• Gravitationskollaps eines massereichen Sterns im Endstadium seiner Entwicklung;
• Zusammenbruch der zentralen Region der Galaxie;
• die Entstehung von Schwarzen Löchern während des Urknalls;
• Bildung von Quantenschwarzen Löchern.

Das erste Szenario ist das realistischste, aber die Zahl der Schwarzen Sterne, die wir heute kennen, übersteigt die Zahl der bekannten Neutronensterne. Und das Alter des Universums ist nicht so groß, dass so viele massereiche Sterne den gesamten Evolutionsprozess durchlaufen könnten.

Das zweite Szenario hat das Recht auf Leben, und dafür gibt es ein eindrucksvolles Beispiel – das supermassereiche Schwarze Loch Sagittarius A*, eingebettet im Zentrum unserer Galaxie. Die Masse dieses Objekts beträgt 3,7 Sonnenmassen. Der Mechanismus dieses Szenarios ähnelt dem Gravitationskollaps-Szenario, mit dem einzigen Unterschied, dass nicht der Stern, sondern das interstellare Gas kollabiert. Unter dem Einfluss der Gravitationskräfte wird das Gas auf eine kritische Masse und Dichte komprimiert. In einem kritischen Moment zerfällt Materie in Quanten und bildet ein Schwarzes Loch. Diese Theorie ist jedoch zweifelhaft, da Astronomen der Columbia University kürzlich Satelliten des Schwarzen Lochs Sagittarius A* identifizierten. Es stellte sich heraus, dass es sich um viele kleine Schwarze Löcher handelte, die wahrscheinlich auf andere Weise entstanden waren.

Das dritte Szenario ist eher theoretischer Natur und hängt mit der Existenz der Urknalltheorie zusammen. Zum Zeitpunkt der Entstehung des Universums unterliegt ein Teil der Materie und der Gravitationsfelder Schwankungen. Mit anderen Worten: Die Prozesse nahmen einen anderen Weg, der nichts mit den bekannten Prozessen der Quantenmechanik und Kernphysik zu tun hatte.

Das letzte Szenario konzentriert sich auf die Physik einer nuklearen Explosion. In Materieklumpen kommt es bei Kernreaktionen unter dem Einfluss von Gravitationskräften zu einer Explosion, an deren Stelle ein Schwarzes Loch entsteht. Materie explodiert nach innen und absorbiert alle Teilchen.

Existenz und Entwicklung von Schwarzen Löchern

Wenn man eine ungefähre Vorstellung von der Natur solch seltsamer Weltraumobjekte hat, ist noch etwas anderes interessant. Was sind die wahren Größen von Schwarzen Löchern und wie schnell wachsen sie? Die Größe Schwarzer Löcher wird durch ihren Gravitationsradius bestimmt. Bei Schwarzen Löchern wird der Radius des Schwarzen Lochs durch seine Masse bestimmt und wird Schwarzschild-Radius genannt. Wenn ein Objekt beispielsweise eine Masse hat, die der Masse unseres Planeten entspricht, beträgt der Schwarzschild-Radius in diesem Fall 9 mm. Unser Hauptstern hat einen Radius von 3 km. Die durchschnittliche Dichte eines Schwarzen Lochs, das anstelle eines Sterns mit einer Masse von 10⁸ Sonnenmassen entsteht, wird nahe der Dichte von Wasser liegen. Der Radius einer solchen Formation wird 300 Millionen Kilometer betragen.

Es ist wahrscheinlich, dass sich solche riesigen Schwarzen Löcher im Zentrum von Galaxien befinden. Bisher sind 50 Galaxien bekannt, in deren Zentrum sich riesige zeitliche und räumliche Vertiefungen befinden. Die Masse solcher Riesen beträgt Milliarden der Sonnenmasse. Man kann sich nur vorstellen, was für eine kolossale und monströse Anziehungskraft ein solches Loch hat.

Bei kleinen Löchern handelt es sich um Miniobjekte, deren Radius vernachlässigbare Werte von nur 10¯¹² cm erreicht. Die Masse solcher Krümel beträgt 10¹⁴g. Solche Formationen entstanden zur Zeit des Urknalls, doch mit der Zeit vergrößerten sie sich und stolzieren heute als Monster im Weltall. Wissenschaftler versuchen nun, die Bedingungen nachzubilden, unter denen sich unter terrestrischen Bedingungen kleine Schwarze Löcher bildeten. Zu diesem Zweck werden Experimente in Elektronenbeschleunigern durchgeführt, durch die Elementarteilchen auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden. Die ersten Experimente ermöglichten die Gewinnung von Quark-Gluon-Plasma unter Laborbedingungen – Materie, die zu Beginn der Entstehung des Universums existierte. Solche Experimente lassen hoffen, dass ein Schwarzes Loch auf der Erde nur eine Frage der Zeit ist. Eine andere Frage ist, ob eine solche Errungenschaft der menschlichen Wissenschaft nicht zu einer Katastrophe für uns und unseren Planeten werden wird. Durch die Schaffung eines künstlichen Schwarzen Lochs können wir die Büchse der Pandora öffnen.

Jüngste Beobachtungen anderer Galaxien haben es Wissenschaftlern ermöglicht, Schwarze Löcher zu entdecken, deren Ausmaße alle erdenklichen Erwartungen und Annahmen übertreffen. Die Entwicklung, die bei solchen Objekten stattfindet, ermöglicht es uns, besser zu verstehen, warum die Masse von Schwarzen Löchern zunimmt und wo ihre tatsächliche Grenze liegt. Wissenschaftler sind zu dem Schluss gekommen, dass alle bekannten Schwarzen Löcher innerhalb von 13 bis 14 Milliarden Jahren ihre tatsächliche Größe erreicht haben. Der Größenunterschied erklärt sich aus der Dichte des umgebenden Raumes. Wenn ein Schwarzes Loch in der Reichweite seiner Gravitationskräfte genügend Nahrung hat, wächst es sprunghaft und erreicht eine Masse von Hunderten oder Tausenden Sonnenmassen. Daher die gigantische Größe solcher Objekte, die sich im Zentrum von Galaxien befinden. Riesige Mengen an interstellarem Gas sind ein riesiger Sternhaufen und bieten reichlich Nahrung für das Wachstum. Wenn Galaxien verschmelzen, können Schwarze Löcher zu einem neuen supermassereichen Objekt verschmelzen.

Gemessen an der Analyse evolutionärer Prozesse ist es üblich, zwei Klassen von Schwarzen Löchern zu unterscheiden:

• Objekte mit einer Masse, die das Zehnfache der Sonnenmasse beträgt;
• massive Objekte, deren Masse Hunderttausende, Milliarden Sonnenmassen beträgt.

Es gibt Schwarze Löcher mit einer durchschnittlichen Zwischenmasse von 100.000 bis 10.000 Sonnenmassen, ihre Natur ist jedoch noch unbekannt. Pro Galaxie gibt es ungefähr ein solches Objekt. Die Untersuchung von Röntgensternen ermöglichte die Entdeckung zweier Schwarzer Löcher mittlerer Masse in einer Entfernung von 12 Millionen Lichtjahren in der Galaxie M82. Die Masse eines Objekts schwankt im Bereich von 200–800 Sonnenmassen. Das andere Objekt ist viel größer und hat eine Masse von 10-40.000 Sonnenmassen. Das Schicksal solcher Objekte ist interessant. Sie befinden sich in der Nähe von Sternhaufen und werden nach und nach von dem supermassereichen Schwarzen Loch im zentralen Teil der Galaxie angezogen.

Unser Planet und schwarze Löcher

Trotz der Suche nach Hinweisen auf die Natur von Schwarzen Löchern ist die wissenschaftliche Welt besorgt über den Platz und die Rolle des Schwarzen Lochs im Schicksal der Milchstraße und insbesondere im Schicksal des Planeten Erde. Die Zeit- und Raumfalte im Zentrum der Milchstraße absorbiert nach und nach alle vorhandenen Objekte um sie herum. Millionen Sterne und Billionen Tonnen interstellares Gas wurden bereits vom Schwarzen Loch verschluckt. Im Laufe der Zeit wird die Wende zu den Armen von Cygnus und Sagittarius kommen, in denen sich das Sonnensystem befindet und eine Entfernung von 27.000 Lichtjahren zurücklegt.

Das andere nächstgelegene supermassive Schwarze Loch befindet sich im zentralen Teil der Andromeda-Galaxie. Es ist etwa 2,5 Millionen Lichtjahre von uns entfernt. Bevor unser Objekt Sagittarius A* seine eigene Galaxie verschlingt, müssen wir wahrscheinlich mit einer Verschmelzung zweier benachbarter Galaxien rechnen. Demnach werden zwei supermassive Schwarze Löcher zu einem schrecklichen und monströsen Loch verschmelzen.

Kleine Schwarze Löcher sind eine ganz andere Sache. Um den Planeten Erde zu verschlucken, reicht ein Schwarzes Loch mit einem Radius von einigen Zentimetern. Das Problem besteht darin, dass ein Schwarzes Loch von Natur aus ein völlig gesichtsloses Objekt ist. Von seinem Bauch geht keine Strahlung oder Strahlung aus, daher ist es ziemlich schwierig, ein solch mysteriöses Objekt zu bemerken. Nur aus nächster Nähe können Sie die Krümmung des Hintergrundlichts erkennen, die darauf hindeutet, dass sich in dieser Region des Universums ein Loch im Weltraum befindet.

Bisher haben Wissenschaftler festgestellt, dass das der Erde am nächsten gelegene Schwarze Loch das Objekt V616 Monocerotis ist. Das Monster befindet sich 3000 Lichtjahre von unserem System entfernt. Dies ist eine große Formation mit einer Masse von 9-13 Sonnenmassen. Ein weiteres nahe gelegenes Objekt, das eine Bedrohung für unsere Welt darstellt, ist das Schwarze Loch Gygnus X-1. Von diesem Monster sind wir 6.000 Lichtjahre entfernt. Die in unserer Nachbarschaft entdeckten Schwarzen Löcher sind Teil eines binären Systems, d.h. existieren in unmittelbarer Nähe des Sterns, der das unersättliche Objekt ernährt.

Abschluss

Die Existenz so mysteriöser und mysteriöser Objekte im Weltraum wie Schwarze Löcher zwingt uns sicherlich zur Wachsamkeit. Allerdings passiert alles, was Schwarzen Löchern passiert, angesichts des Alters des Universums und der großen Entfernungen recht selten. Seit 4,5 Milliarden Jahren ruht das Sonnensystem und existiert nach den uns bekannten Gesetzen. Während dieser Zeit erschien in der Nähe des Sonnensystems nichts dergleichen, weder eine Raumverzerrung noch eine Zeitfalte. Dafür gibt es wohl keine geeigneten Voraussetzungen. Der Teil der Milchstraße, in dem sich das Sonnensternsystem befindet, ist ein ruhiger und stabiler Bereich des Weltraums.

Wissenschaftler geben zu, dass das Auftreten von Schwarzen Löchern kein Zufall ist. Solche Objekte spielen im Universum die Rolle von Ordnungskräften und zerstören überschüssige kosmische Körper. Was das Schicksal der Monster selbst betrifft, so ist ihre Entwicklung noch nicht vollständig untersucht. Es gibt eine Version, dass Schwarze Löcher nicht ewig sind und zu einem bestimmten Zeitpunkt aufhören könnten zu existieren. Dass solche Objekte mächtige Energiequellen darstellen, ist kein Geheimnis mehr. Um welche Art von Energie es sich handelt und wie sie gemessen wird, ist eine andere Frage.

Durch die Bemühungen von Stephen Hawking wurde der Wissenschaft die Theorie vorgelegt, dass ein Schwarzes Loch immer noch Energie abgibt, während es seine Masse verliert. Bei seinen Annahmen orientierte sich der Wissenschaftler an der Relativitätstheorie, in der alle Prozesse miteinander verknüpft sind. Nichts verschwindet einfach, ohne woanders aufzutauchen. Jede Materie kann in eine andere Substanz umgewandelt werden, wobei sich eine Energieart auf ein anderes Energieniveau bewegt. Dies kann bei Schwarzen Löchern der Fall sein, die ein Übergangsportal von einem Zustand in einen anderen darstellen.

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