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Monat April - 2013

Die Staubsauger im All

 

Eigentlich sind Schwarze Löcher die einfachsten Dinge der Welt. Trotzdem zerbrechen sich die Physiker ihre Köpfe über diese merkwürdigen Objekte. Um ein Schwarzes Loch vollständig beschreiben zu können, bedarf es nur drei physikalischer Kenngrößen: Drehimpuls, Masse und elektrische Ladung. Aber komplizierter wird es, wenn man verstehen möchte, was in ihrem Inneren abläuft, denn Schwarze Löcher geben nicht gern viele Informationen über sich preis… Schwarze Löcher sind die kosmischen „Staubsauger“ des Alls. Es gibt sie in vielen Größen von vielen Millionen bis zu einigen Sonnenmassen. Vielleicht gibt es sogar Schwarze Löcher, die so klein sind, dass sie sich sogar in Atomen befinden könnten…

Wir alle kennen Schwarze Löcher als große Monster, die alles einsaugen, was ihnen zu nahe kommt. Dabei haben die meisten Schwarzen Löcher einen Radius, der gerade einmal 10 – 20 Kilometer beträgt. Vorher waren Schwarze Löcher Sterne von mehreren Sonnenmassen, die in einer Supernova endeten und deren Masse zu groß war, um ein Neutronenstern zu bilden. Die Masse des Sterns wird auf einen so kleinen Raum zusammengequetscht, dass die Geschwindigkeit, die man aufbringen müsste, um diesen Stern verlassen zu können, größer ist als die Lichtgeschwindigkeit. Die Lichtgeschwindigkeit ist nun aber die größtmögliche Geschwindigkeit, die theoretisch erreicht werden kann. Damit wird sogar das Licht in ein Schwarzes Loch hineingezogen - und somit können wir keine direkten Informationen über das Schwarze Loch bekommen, denn es kann deshalb keine Strahlung reflektieren oder abgeben. Selbst die Strahlung, welche das Schwarze Loch selbst erzeugt, wird wieder auf das Schwarze Loch zurück gekrümmt!

Wir können ein Schwarzes Loch aber indirekt nachweisen, denn durch seinen Gravitationseinfluss kann es andere Objekte beeinflussen und so deren Bewegung anormal verändern. Dies lässt sich dann wieder beobachten: z.B. in Doppelsternsystemen, in denen einer der beiden Sterne zu einem Schwarzen Loch wurde.

1975 fand Stephen Hawking heraus, dass Schwarze Löcher doch eine Strahlung abgeben könnten, die so genannte Hawking–Strahlung. Diese Strahlung ist so schwach (und damit ihre Temperatur), dass die Temperatur des Weltraums größer ist als die Temperatur des Schwarzen Lochs. Die Temperatur des Alls beträgt im Durchschnitt 2,7 Kelvin. Das entspricht ungefähr minus 270°Celsius. Die Hawking-Strahlung entsteht, wenn am Ereignishorizont (der Ort an dem es kein Zurück mehr gibt) virtuelle Teilchenpaare entstehen. Einer der beiden Partner wird ins Schwarze Loch hineingezogen und der andere entkommt dem Schwarzen Loch. Jenes Teilchen, das entweicht, wird zu einem realen Teilchen, also einem Teilchen, das gemessen werden kann. Virtuelle Teilchen können nicht erfasst werden, denn der Ort und die Zeit, an dem diese Teilchen entstehen, können nicht vorhergesagt werden. Wenn die Energie, die zu der Entstehung der beiden Teilchen führte, aus dem Schwarzen Loch stammt, verliert dieses über einen sehr langen Zeitraum allmählich an Energie und es verdampft somit, bis es sich vollständig aufgelöst hat.

Hier liegt auch ein Problem, welches die Physiker mit dieser Theorie haben. Wenn das Schwarze Loch vollständig verdampft, verschwinden auch alle Informationen der Objekte, die es verschluckt hat, aber nach den heutigen Kenntnissen können Informationen niemals zerstört werden. Einige Physiker nehmen an, dass die Informationen mit der Hawking–Strahlung wieder aus dem Schwarzen Loch entweichen, auch wenn diese dann sehr zerhackt wären. Falls die Informationen wirklich vernichtet werden würden, würde dies die gesamte heutige Physik auf den Kopf stellen und die Physiker müssten ein ganz neues Weltkonzept entwickeln. Nach Michael Kuchievs Rechnungen könnten Teilchen sogar mit einer minimalen Wahrscheinlichkeit ein Schwarzes Loch verlassen; oder wenn eine sehr langwellige Strahlung auf ein Schwarzes Loch trifft, könnte das Schwarze Loch diese wieder wie ein Spiegel reflektieren.

Es kommt aber noch besser: Zwei australische Physiker glauben, dass es winzige Schwarze Löcher gibt, die sich sogar in uns befinden. Diese Mini–Löcher könnten Relikte des Urknalls sein, doch diese müssten durch die Hawking–Strahlung schon längst verdampft sein. Da Schwarze Löcher aber nicht gleichmäßig verdampfen, können sie mehrere Milliarden Jahre in diesem winzigen Stadium existieren, bis sie irgendwann vollständig verdampfen. Je kleiner die Schwarzen Löcher sind, desto wählerischer werden sie in dem, was sie einsaugen.

Vielleicht können wir eines Tages selbst zu den Schwarzen Löchern reisen und die Geheimnisse dieser „einfachen“ Objekte entschlüsseln…

 

Max P., 10/4

 

Max hält uns jeden Monat zum Himmelsgeschehen über dem TFG auf dem Laufenden.

 

Genutzte Quelle: "Tunnel durch Raum und Zeit Von Einstein zu Hawking" von Rüdiger Vaas, Kosmos Verlag, 5. erweiterte Taschenbuchauflage 2012

 

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