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Topic Index:
- – Schwarze Löcher und Wurmlöcher Einleitung
- – Sterne, Supernovae und Neutronensterne
- – Entstehung von Schwarzen Löchern
- – Theorie der Schwarzen Löcher & Hawking-Strahlung
- – Ereignishorizont und Akkretionsscheibe
- – Singularitäten
- – Wurmlöcher
- – Fazit
Die Masse eines Schwarzen Lochs konzentriert sich auf einen einzigen Punkt tief in seinem Herzen, und kann eindeutig nicht gesehen werden. Das „Loch“, das man im Prinzip sehen kann (obwohl noch nie jemand ein Schwarzes Loch direkt gesehen hat), ist der Bereich des Raums um die Singularität, in dem die Schwerkraft so stark ist, dass nichts, nicht einmal das Licht, die schnellste Sache im Universum, entkommen kann, und wo die Zeitdilatation fast unendlich wird.
Ein Schwarzes Loch wird daher von einer klar definierten Fläche oder Kante begrenzt, die als „Ereignishorizont“ bezeichnet wird und innerhalb derer nichts zu sehen ist und nichts entkommen kann, da die erforderliche Fluchtgeschwindigkeit gleich oder größer als die Lichtgeschwindigkeit wäre (eine physikalische Unmöglichkeit). Der Ereignishorizont wirkt wie eine Art Einwegmembran, ähnlich dem „Point-of-no-return“, den ein Boot erlebt, wenn es sich einem Strudel nähert und den Punkt erreicht, an dem es nicht mehr möglich ist, gegen die Strömung zu navigieren. Oder, um es anders zu betrachten, innerhalb des Ereignishorizonts fällt der Raum selbst in das Schwarze Loch mit einer fiktiven Geschwindigkeit, die größer ist als die Lichtgeschwindigkeit.
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Ereignishorizont, Akkretionsscheibe und Gammastrahlenstrahlen eines Schwarzen Lochs
(Quelle: Internet Encyclopedia of Science: http://www.daviddarling.info/
encyclopedia/E/event_horizon.html – Credit & ©: Astronomy / Roen Kelly)
Der Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs, das von einem explodierenden Stern mit einer Masse von einem Mehrfachen unserer eigenen Sonne stammt, hätte vielleicht einen Durchmesser von einigen Kilometern. Er könnte jedoch mit der Zeit wachsen, wenn er Staub, Planeten, Sterne und sogar andere schwarze Löcher verschluckt. Das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße zum Beispiel hat Schätzungen zufolge eine Masse von etwa 2.500.000 Sonnen und einen Ereignishorizont von vielen Millionen Kilometern Durchmesser.
Material wie Gas, Staub und andere Sterntrümmer, die sich einem Schwarzen Loch genähert haben, aber nicht ganz hineingefallen sind, bilden ein abgeflachtes Band aus rotierender Materie um den Ereignishorizont, das als Akkretionsscheibe bezeichnet wird. Obwohl noch nie jemand ein Schwarzes Loch oder gar seinen Ereignishorizont gesehen hat, kann man diese Akkretionsscheibe sehen, weil die rotierenden Teilchen durch die enorme Schwerkraft des Schwarzen Lochs auf enorme Geschwindigkeiten beschleunigt werden und beim Zusammenprall Hitze und starke Röntgen- und Gammastrahlen ins Universum abgeben.
Diese Akkretionsscheiben sind auch als Quasare (quasi-stellare Radioquellen) bekannt. Quasare sind die ältesten bekannten Körper im Universum und (mit Ausnahme von Gammastrahlenausbrüchen) die am weitesten entfernten Objekte, die wir sehen können, sowie die hellsten und massereichsten, die Billionen von Sternen in den Schatten stellen. Ein Quasar ist also ein heller Halo aus Materie, der ein rotierendes Schwarzes Loch umgibt und in dieses hineingezogen wird, so dass es mit Materie gefüttert wird. Ein Quasar wird zu einem normalen Schwarzen Loch, wenn um ihn herum keine Materie mehr vorhanden ist.
Ein nicht rotierendes Schwarzes Loch wäre genau kugelförmig. Ein rotierendes Schwarzes Loch (entstanden durch den Kollaps eines rotierenden Sterns) wölbt sich jedoch aufgrund der Zentripetalkraft an seinem Äquator aus. Ein rotierendes Schwarzes Loch ist außerdem von einer Region der Raumzeit umgeben, in der es nicht stillstehen kann, der so genannten Ergosphäre. Dies ist auf einen Prozess zurückzuführen, der als „frame-dragging“ bekannt ist und bei dem jede rotierende Masse dazu neigt, die sie unmittelbar umgebende Raumzeit leicht zu „ziehen“. Tatsächlich wird die Raumzeit in der Ergosphäre technisch gesehen schneller als die Lichtgeschwindigkeit mitgeschleppt (relativ zu anderen Regionen der sie umgebenden Raumzeit). Es mag für Objekte in der Ergosphäre möglich sein, aus der Umlaufbahn um das Schwarze Loch zu entkommen, aber wenn sie einmal in der Ergosphäre sind, können sie nicht stationär bleiben.
Auch aufgrund der extremen Schwerkraft um ein Schwarzes Loch erfährt ein Objekt in seinem Gravitationsfeld eine Verlangsamung der Zeit, die als gravitative Zeitdilatation bezeichnet wird, relativ zu Beobachtern außerhalb des Feldes. Aus der Sicht eines entfernten Beobachters scheint ein Objekt, das in ein Schwarzes Loch fällt, langsamer zu werden und zu verschwinden, wobei es sich dem Ereignishorizont nähert, ihn aber nie ganz erreicht. Schließlich wird es an einem Punkt, kurz bevor es den Ereignishorizont erreicht, so schwach, dass es nicht mehr gesehen werden kann (alles aufgrund des Zeitdilatationseffekts).
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