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Was ist ein schwarzes Loch?

Schwarzen Löchern entkommt nichts, was ihnen zu nahe kommt. Das Loch verschlingt sowohl Materie als auch Licht in seiner Umgebung. Es ist eine Ansammlung von Masse in der Galaxie, die durch die Explosion eines Sternes entsteht. Auch die Raumzeitkrümmung spielt eine Rolle, denn beim Schwarzen Loch verläuft die Raumzeitkrümmung von außen nach innen, sodass das Loch unendlich wird.

 
 
 

Begriffserklärung

schwarzes Loch Gravitation Grafik
Durch die Raumzeitkrümmung entsteht die Form des schwarzen Loches. ©iStock.com/VectaRay

Der Physiker John Wheeler verwendete im Jahre 1967 das erste Mal den Begriff „Schwarzes Loch“, da es das Licht verschluckt sowie nicht mehr herauskommen kann und somit nicht sichtbar für das menschliche Auge ist.

Lichtstrahlen, die sich in der Nähe dieses Loches befinden, werden nämlich durch die Krümmung in das Loch abgelenkt und kommen nicht mehr heraus. Im Schwarzen Loch gilt Singularität. Das bedeutet, dass unsere bekannten Naturgesetze nicht gelten bzw. damit erklärbar sind.

Laut des Gravitationgesetz in der Allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein krümmen massive Objekte die Raum und Zeit, weshalb man hier von einem „Loch“ spricht. Es kann nichts nach außen gelangen.

Entstehung des Schwarzen Lochs

Man findet sie sowohl in der Milchstraße als auch in anderen Galaxien. Schwarze Löcher entstehen bei Supernova Explosionen. Hierbei explodiert ein Stern, da auch sie nicht für immer leben. Durch diese sehr starke Explosion, erhellt der Stern um ein Vielfaches heller als zuvor. Die Hülle wird als Gaswolke abgegeben, während der Kern kollabiert. Übrig bleibt eine dichte Masse, die stark komprimiert ist. Ein Schwarzes Loch entsteht.

Dieses entsteht aber nur, wenn die Sonnenmasse mehr als 3 beträgt. Diese sogenannten stellaren Löcher wiegen nur bis zu hundert Sonnenmassen, wobei eine Sonnenmasse 1.989 x 10^30 beträgt. Bei einer Sternenexplosion muss nicht immer ein Schwarzes Loch entstehen, es können auch folgende Sterne entstehen:

Neutronenstern

Ist die Sonnenmasse zwischen 1,5 und 3,0 dann entsteht ein Neutronenstern.

Weißer Zwerg

Bei einer Sonnenmasse von unter 1,46 entsteht ein Weißer Zwerg.

 

Meistens ist ein massenreiches Schwarzes Loch ein stellares Schwarzes Loch, jedoch konnten Astronomen auch Löcher mit anderen Massen wahrnehmen.

Primordiale Schwarze Löcher („Minilöcher“)

  • Masse 10^18 g bzw. 10^-15 Sonnenmassen
  • Existenz und Entstehung unklar, haben sich aber bereits kurz nach dem Urknall gebildet

Mittelschwere Schwarze Löcher

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Ein schwarzes Loch mit seiner Akkretionsscheibe.
©iStock.com/oorka
  • 10^2 – 10^6 Sonnenmassen
  • Hypothese 1: vermutlich im Zentrum von Kugelhaufen (alte galaktische Komponeten)
  • Hypothese 2: durch Verschmelzen von stellaren Schwarzen Löchern
  • Hypothese 3: Kollision von Sternen

Supermassereiche Schwarze Löcher

  • In Zentren von Galaxien zu finden
  • Millionen bis Milliarden Sonnenmassen


Eigenschaften Schwarze Löcher

Zusammenfassend lassen sich bis jetzt folgende Eigenschaften von Schwarzen Löchern festhalten:

  • verschlingen Materie in ihrer Nähe aufgrund ihrer Anziehungskraft (auch Licht)
  • sehr schwer
  • krümmt die Raumzeit (laut Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie)
  • Schwarze Löcher können sich verbinden

Es gibt jedoch noch zwei ungenannte Eigenschaften von Schwarzen Löchern: den Drehimpuls und die Ladung. Laut der Feldgleichung von Einstein hat ein Schwarzes Loch eine elektrische Ladung. Außerdem rotiert ein Schwarzes Loch, da auch Sterne rotieren und dies nach dem Kollaps erhalten sein muss. Schließlich wird dieser Drehimpuls durch keine andere Kraft gebremst.

Wie erkennt man Schwarze Löcher?

schwarzes Loch mit Jet
Ein schwarzes Loch mit einem Jet. ©iStock.com/sdecoret

Da Schwarze Löcher nicht sichtbar sind, beobachten Wissenschaftler nur die Umgebung des Schwarzen Loches. So sehen sie z. B. wenn Sterne aus nicht sichtbaren Gründen schnell an einer bestimmten Stelle vorbeiziehen. Außerdem können Sterne zu nahe an das Loch geraten, sodass Materie abgetragen wird, die sich erhitzt und Röntgenstrahlen zu beobachten sind.
Auch an der Akkretionsscheibe sind Schwarze Löcher zu erkennen. Eine Akkretationsscheibe entsteht durch die angezogene Materie, die spiralförmig bis ins Innere gezogen wird. Um das Loch bildet sich dann eine Scheibe. Energie wird dabei freigesetzt, die sich orthogonal zu der Scheibe zeigt. Dieser Teilchenstrahl wird Jet genannt und bewegt sich fast mit Lichtgeschwindigkeit fort. Ist dieses auf die Erde gerichtet, nennt man sie Quasare.

Neu entdecktes Schwarzes Loch

Es wurde ein neues Schwarzes Loch entdeckt, dessen Masse 12 milliardenfach höher ist als das, der Sonne. Dieser hat sich vor 900 Millionen Jahren gebildet.

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