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physik artikel (Interpretation und charakterisierung)

Entstehung eines schwarzen loches


1. Atom
2. Motor



Man stelle sich einen Stern vor, dessen Masse zehnmal so groß ist wie die der Sonne. Während des größten Teils seiner Lebensdauer von ungefähr einer Milliarde Jahren entsteht in seinem Mittelpunkt Wärme durch die Umwandlung von Wasserstoff in Helium. Die freigesetzte Energie wird genügend Druck erzeugen, um den Stern vor der eigenen Gravitation zu schützen, sodass er ein Objekt mit einem Radius darstellt, der etwa fünfmal so groß wie der der Sonne ist. Die Fluchtgeschwindigkeit an der Oberfläche eines solchen Sterns würde ungefähr bei tausend Kilometern in der Sekunde liegen.
Wenn der Stern seinen Kernbrennstoff verbraucht hätte, gäbe es nichts, was dem Druck von außen widerstehen könnte, so dass er anfinge, infolge der eigenen Schwerkraft in sich zusammenzustürzen. Im Zuge dieses Schrumpfungsprozesses würde das Gravitationsfeld an der Oberfläche immer stärker werden, so dass eine immer größere Fluchtgeschwindigkeit nötig wäre, um ihm zu entkommen. In dem Moment, da der Radius nur noch 30 Kilometer betrüge, wäre die Fluchtgeschwindigkeit auf 300 000 Kilometer pro Sekunde angewachsen. Von diesem Zeitpunkt an wäre das vom Stern emittierte Licht nicht mehr in der Lage, ins All zu entweichen, sondern würde vom Gravitationsfeld zurückgehalten werden.
(Nach der "speziellen Relativitätstheorie" kann sich nichts schneller fortbewegen als das Licht, woraus folgt, dass nichts entkommen kann, wenn es das Licht nicht vermag.)
Das Resultat wäre ein Schwarzes Loch: eine Region der Raumzeit, in der es keine Möglichkeit gibt, nach außen zu entweichen.
Die Fläche, von der aus kein Entweichen mehr möglich ist, definiert die Grenze eines Schwarzen Lochs, den sogenannten Ereignishorizont.
Er entspricht einer Wellenfront des Sternenlichtes, das gerade noch daran gehindert wird, aus dem Schwarzen Loch zu entkommen, und das statt dessen seinen Ursprung schwebend umgibt, und zwar im Abstand des Schwarzschild-Radius: 2GM/c2, wobei G die Newtonsche Gravitationskonstante, M die Masse des Sterns und c die Lichtgeschwindigkeit ist. Am Schwarzschildradius erreicht die Fluchtgeschwindigkeit die Lichtgeschwindigkeit. Für einen Stern von ungefähr zehn Sonnenmassen beträgt der Schwarzschild-Radius etwa dreißig Kilometer.

Wenn wir den Horizont eines sehr großen Schwarzen Lochs (eines sogenannten "superschweren Schwarzen Lochs"), mit etwa hundert Millionen Sonnenmaßen (solche Massen vermutet man in der Mitte vieler großer Galaxien) durchquerten, würden wir nichts Ungewöhnliches erleben - zunächst. Die Bedingungen wären eher angenehm, die mittlere Materiedichte innerhalb des Horizonts wäre etwa die der Luft. Vielleicht leben wir alle in diesem Augenblick im Inneren eines sehr großen Schwarzen Lochs, ohne etwas davon zu bemerken.
Aber wenn der Sog der Schwerkraft uns immer näher an den Mittelpunkt des Schwarzen Lochs zöge, ließen sich die Gezeitenkräfte schließlich nicht mehr aushalten. Wir würden auseinandergezogen und zerrissen (Spaghettifizierung). Diese Kräfte würden ungeheuer stark zunehmen, wenn wir uns der Mitte des Schwarzen Lochs näherten.
Doch je weiter wir (oder besser die Teilchen, aus denen unser Körper bestand) uns dem Mittelpunkt des Schwarzen Lochs näherten, um so mehr würde sich die Zeit dehnen. Wir gingen also immer weiter hinein, ohne den Mittelpunkt eines Schwarzen Lochs jemals erreichen zu können.
Supermassive Schwarze Löcher:
Im Mittelpunkt von Quasaren oder Galaxien rotiert ein " Supermassives Schwarzes Loch" mit der Materie, die sie spiralförmig anzieht und erzeugt ein gewaltiges Magnetfeld. Dabei werden sehr energiereiche Teilchen zu "Jets" gebündelt, die der Rotationsachse des Schwarzen Lochs folgen. Sie werden in Richtung seines Nord- und Südpols nach außen geschleudert.

 
 



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