(stellare) Schwarze Löcher….

Da die liebe Amala sich grade für Astrophysik interessiert und ich das Thema liebe hab ich das zum Anlass genommen, im Auftrag sozusagen einen kleinen Beitrag über schwarze Löcher zu verfassen. Los geht’s, und es wird eeeecht abgefahr’n 😉

Was man so als Ottonormalverbraucher über schwarze Löcher weiß ist:

Schwarze Löcher sitzen irgendwo im Weltraum und ziehen, wie ein Magnet, alles an, was grob in die Nähe kommt, und was einmal drin ist, kommt nie wieder raus.
Vielleicht kann man ja durch diese schwarzen Löcher hindurchreisen, irgendwie, und dann in anderen Universen landen oder in Paralleldimensionen, oder durchs Weltall reisen und die riesigen Strecken abkürzen… Wär schon cool, oder?

Naja so einfach ist das ganze nicht. Dass schwarze Löcher alles anziehen, stimmt allerdings schon.

Aber zuerst muss man einmal verstehen, warum schwarze Löcher so sind, wie sie sind.

Also zunächst ein bisschen Theorie zur Entstehung.

Denken wir uns mal einen Stern, so wie unsere Sonne. Nur muss dieser Stern größer und schwerer sein als unsere Sonne, weil das, was wir mit ihm vorhaben, sonst nicht funktioniert. Dieser Stern muss mindestens dreimal so schwer sein, wie unsere Sonne, man spricht dabei von drei Sonnenmassen.

Eine Sonnenmasse sind

1989000000000000000000000000000000 kg (30 Nullen, deshalb schreibt man das auch als 1989 x 10³° kg, spart man sich eine Menge Arbeit.)

Dieser Stern verbrennt also Wasserstoff und entwickelt dadurch Hitze und Licht, was wir ja auch auf unserer Erde erleben. Und wenn alles, was der Stern irgendwie verbrennen könnte verbrannt ist, grob gesagt, dann explodiert er in einer Supernova. Um ein schwarzes Loch zu werden muss er nur noch eine Hürde nehmen, und zwar muss er zum Zeitpunkt der Explosion noch mindestens 2,5 Sonnenmassen haben. Man sieht also, je leichter ein Stern ist desto knapper wird das mit den Bedingungen. Bei der Supernova geht eine Menge Masse verloren und wird ins Weltall geblasen.

Jetzt kommt der wichtige Moment, bei dem man genau hinschauen muss.

Explodiert so ein Stern, wird die äußere Hülle zwar weggesprengt, aber der Teil, der übrig bleibt, wird zusammengepresst – komprimiert. Und weil sehr viel Masse auf sehr kleinen Raum zusammengepresst wird, entsteht ein schwarzes Loch. Tadaaa!

[Pausetaste]

Ok das war’s noch nicht. Wäre ja auch zu einfach.

Ein schwarzes Loch ist jetzt kein Loch im klassischen Sinn, wie ein Loch im Stoff oder ein Loch in einem Blatt Papier. Der Punkt ist das Gewicht, das ein jeder Körper hat.

Kleiner-großer Exkurs zur Gravitation und was sie macht:

Hier mal eine anschauliche Grafik:

Image

Hier sieht man einen Planeten auf einer Art Gitter. Das Gitter ist eine Verdeutlichung des Raumes um den Planeten herum. Und eigentlich hinkt dieser Gittervergleich auch ein bisschen weil er zu zweidimensional ist, aber das ignorieren wir mal. Ein Objekt, das ein Gewicht hat, übt Anziehungskräfte aus. Die Anziehungskraft hierbei heißt Gravitation, Schwerkraft, und geht von jedem Objekt aus. Wirklich jedem. Betrachten wir auf dem Bild den Planeten und den Satelliten der danebenschwebt, so zieht der Planet den Satelliten genauso stark an wie der Satellit den Planeten. Das muss man ein paar mal lesen, vielleicht legt man sich auch mal eine Mandarine auf einen Globus, um das haptisch nachzuvollziehen, denn das ist ganz schön abstrakt. Eine Feder, die sehr leicht ist, zieht nämlich auch an der Erde. Genauso wie die Erde an der Feder zieht. (Dass eine Feder echt langsam zu Boden schwebt liegt am Luftwiderstand.)
Was diese Grafik verdeutlichen will ist, dass Masse den Raum krümmt. Ich weiß, das klingt wie irgendwas mit Klingonen. Aber das ist die Natur der Gravitation. Sie krümmt den Raum. Und was das soll oder warum genau das so ist, kann man nicht so richtig befriedigend sagen. Man kann nur die Effekte beobachten und Rückschlüsse ziehen, die sich dann mathematisch bestätigen lassen.

Wie hat man das mit der Gravitation rausgefunden?

Mit Licht. Licht nimmt immer den kürzesten Weg vom Absender in unser Auge. Das ganze heißt Gravitationslinseneffekt und sieht so aus:

Image

Auf der linken Seite, der mittlere gelbe Punkt ist irgendein Stern, der vor sich hin leuchtet.
In der Mitte des Bildes das Objekt mit großer Masse, sagen wir mal, ein schwarzes Loch.

Und rechts die Erde, auf der wir stehen und von der aus wir uns das Objekt ganz links anschauen wollen.

Man sollte ja meinen, dass man das Objekt links nicht sehen kann, weil dieses massereiche Ding da direkt in der Sichtlinie steht. Jetzt ist es aber so, dass man’s trotzdem sehen kann. Komisch, oder? Das linke Objekt erscheint, je nach dem wo man an dem massereichen Objekt dran vorbeischaut zur einen oder anderen Seite verschoben, oder besser gesagt teilt sich das Licht um eine Art Kreis um den massereichen Brocken in der Mitte zu bilden. Hier mal als Animation:

Image

(draufklicken, dann bewegt sich was!)

(Wenn man mag, kann man den folgenden Absatz überspringen:  )

Jetzt müsste man ja annehmen, dass das massereiche schwarze Loch z.B. die Lichtteilchen anzieht und dadurch ablenkt. Diese Photonen. Wir haben ja grade gelernt, dass Massen andere Massen anziehen und wenn da ein Strahl Photonen durchs Weltall fliegt, dann werden die Teilchen angezogen. Denkste. Man MUSS quasi annehmen, dass der Raum durch die Masse gekrümmt wird. Und jetzt wirds nämlich eklig: Photonen haben nämlich keine Masse. Und wenn etwas keine Masse hat, dann kann die Gravitation es garnicht anziehen. Man kommt um die Raumkrümmung also nicht drum herum.

Ich glaube, das ist erstmal gut für einen Abend 😉 später gibt’s mehr ^^

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2 Kommentare zu “(stellare) Schwarze Löcher….

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