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Spike Teleskop Observer Array STOA II Verschmelzen Schwarze Löcher? Spike Jupiter, Sim 6 Kapitel 5 von 12 Verschmelzen Schwarze Löcher? [2] Also das wird nicht einfach hier, das kann ich jetzt schon mal sagen. Worum geht´s? Na klar, Schwarze Löcher[1]! Aber hier geht´s es nicht nur um Schwarze Löcher, sondern auch um die Wechselbeziehung zweier Schwarzer Löcher zu einander. Wie ist denn das, wenn sich 2 Schwarze Löcher treffen. Fliegen die nur aneinander vorbei, oder machen die irgendwas mit einanThema 65 der, oder was ist da los? Kann das hier passieren, sind wir in Gefahr, wie oft passiert das denn überhaupt? Also, es gibt da eine Reihe von Fragen, und ich hoffe, wir bekommen das hier klar. Na ja, wird man denken, das ist doch abstrus, und was geht mich das an? Aber es passiert viel öfter als man denkt, so etwa 1 mal am Tag treffen sich 2 Schwarze Löcher irgendwo dieser wirklich außerordentlicim Universum. hen Größe von 6,6 Milliarden Sonnenmassen entwickelt hat. Nun gibt es erst einmal verschiedene Schwarze Löcher. 6,6 Milliarden Sonnenmassen, Eines der Größten die wir kenunglaublich nen ist im Zentrum der elliptischen Riesengalaxie M87[3], Aber fangen wir mal wie imim Virgo Haufen. Man geht mer vorne an. davon aus, dass sich das Schwarze Loch im Zentrum Ein Stern[4] ist ein Fusionsredurch Verschmelzung mit an- aktor[5]. Im Inneren werden die deren Schwarzen Löchern zu schwereren Elemente[6] erbrü- HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Jupiter http://soloton.selfhost.eu Seite 1 von 9 Spike Teleskop Observer Array STOA II Verschmelzen Schwarze Löcher? tet. Aus Wasserstoff[7] wird Helium[8], daraus Kohlenstoff[9][18], daraus Neon[10][16], daraus Sauerstoff[11][17], daraus Silizium[12][19] und schließlich, wenn er beim Eisen[13] angekommen ist, ist Schluss. geworden, fallen die Hüllen des Sterns auf seinen Kern, weil der Strahlungsdruck von Innen fehlt, und dann können verschiedene Dinge passieren, das kommt auf die Masse des Sterns an. Um noch schwerere Elemente[6] erbrüten zu können, würde er Energie[15] dazu brauchen, und keine Energie mehr erzeugen und abgeben können. Diese 7 Brennphasen eines Sterns gibt es. Die erste dauert zig Millionen bis Milliarden von Jahren, dann werden sie immer kürzer und das Silizium Brennen dauert nur noch eine Woche. Ist er klein, wird er langsam seine Leuchtkraft verlieren und ein Brauner Zwerg[20] werden. Sie haben zwischen 15 und 75 Jupitermassen, sind also deutlich kleiner als unsere Sonne. Ist er größer, kann er eine Supernova[21] werden. Bei 1,5 bis 3 Sonnenmassen bleibt ein Neutronenstern[22] übrig. Der ist aber nur 40Km groß. (Das Ist schließlich alles zu Eisen muss man sich vorstellen, 1.5 Thema 65 Spike Jupiter, Sim 6 Kapitel 5 von 12 – 3 Sonnenmassen zusammen- passiert da? gepresst auf 40 Km... (unfassbar) Er dreht sich sehr schnell Nehmen wir an, es sind 2 Sterund die Elektronen werden in ne die umeinander kreisen. den Atomkern hineingepresst. Der eine gibt etwas an den AnWar die Masse etwas größer, deren ab, aber jeder von ihnen wird sogar ein Schwarzes ist schwerer als 3 SonnenLoch[1] draus. Das ist nicht nur massen. Dann entstehen irvon der Masse[23] und Dich- gendwann 2 Schwarze Löcher. te[24] abhängig, auch die Rotationsgeschwindigkeit[25] und So, und nun wird´s heikel. anderen Parametern spielen Lass uns mal erst mal klären, eine Rolle. was ein Schwarzes Loch eigentlich ist. „Ja ein Loch das Das war jetzt mal „Sternent- schwarz iss, iss doch klar!“ wicklung“ in zwei Spalten. An sich sehr gut, aber falsch. Jetzt nehmen wir mal an, wir Weil... haben 2 Sterne in einem Wenn es schwarz wäre, wäre [26] Doppelsternsystem . Was es ja schon mal ´was. Aber es HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Jupiter http://soloton.selfhost.eu Seite 2 von 9 Spike Teleskop Observer Array STOA II ist im Prinzip ein Loch im Raumzeitkontinuum. Es ist ein Ort, an dem ein Stück Weltraum fehlt. Innen drin ist eine Masse, dessen Gravitation so stark ist, dass sich die Raumzeit[27] drumherum geschlossen hat. Es kommen keinerlei Informationen mehr heraus. Gar nichts, weder Licht noch irgendetwas anderes. Es entzieht sich vollkommen unserer Wahrnehmung. Verschmelzen Schwarze Löcher? tag heraus vorstellen können, aber in kosmischen Maßstäben passiert das. Der Raum, würden wir uns in vielen Etagen darin ein Gitter vorstellen, würde sich so verbiegen, das sich scheinbar die Quadrate im Gitter plötzlich anfangen sich zu verziehen. Noch einmal. Nicht das Gitter verbiegt sich, sonder der Raum. Das Gitter macht es für die Vorstellung quasi nur Ein Schwarzes Loch „sehen“ sichtbar. wir nur dadurch, dass es mit seiner massiven Gravitation Stünde man innerhalb des auf seine Umgebung wirkt und Gravitationstrichters, würde dort den Raum verbiegt. einem alles normal vorkommen, nur wäre dann außen alDas ist natürlich eine Sache, les verbogen. die wir uns nicht aus dem AllThema 65 Der englische Gelehrte Robert Hooke[28] erklärte um 1670 die Wirkung der Gravitation mit Hilfe von „Gravitationstrichtern“ und sprach davon, dass die Gravitation eine Eigenschaft aller Masse behafteten Körper sei und umso größer, je näher sich zwei Körper zueinander befänden. Die Theorie, dass die Schwerkraft umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands vom Massezentrum ist, taucht 1680 in einem Brief Hookes an Newton erstmals auf. Spike Jupiter, Sim 6 Kapitel 5 von 12 unseres Universums geschnitten. ab- Ein Schwarzes Loch ist quasi wie ein Wassertropfen, der sich gelöst hat. Dieser Tropfen hat mit dem Wasser, wo er her kommt, nichts mehr zu tun. Er hat sich abgetrennt. So ist es auch mit einem Schwarzen Loch. Es hat sich abgetrennt vom uns bekannten Universum. Es wirkt nur noch mit seiner massiven Schwerkraft und kann sogar sehr große Räume verbiegen. Bei einem Schwarzen Loch Hier ein sogenannter Einsteinhat sich der Trichter oben ring[29] als Beispiel. wieder geschlossen und alles in ihm vom Rest der Raumzeit So! HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Jupiter http://soloton.selfhost.eu Seite 3 von 9 Spike Teleskop Observer Array STOA II Nun haben wir aber wie gesagt, 2 Raumblasen. 2 schwere Massen, die sich um einander drehen. 2 Schwarze Löcher. Wenn also 2 Schwarze Löcher sich umeinander drehen, reiben die Gravitationskräfte untereinander und sie werden langsamer. Mit der Zeit reicht die Zentrifugalkraft, das war die Kraft, die alles nach außen zieht, nicht mehr aus und die Gravitation beginnt ihr Macht zu ergreifen. Die beiden Schwarzen Löcher kommen sich allmählich näher, bis sie schließlich zu einem einzigen Schwarzen Loch verschmelzen. Verschmelzen Schwarze Löcher? Objekte wie Schwarze Löcher sich umeinander herum bewegen, wird sogar die Raumzeit in Schwingungen versetzt und es gibt Gravitationswellen[30]. Also was passiert, wenn 2 Raumblasen, 2 Schwarze Löcher zusammen kommen? Wie groß so eine Raumblase ist, hängt von der Masse ab. Ist die Masse groß, ist die Raumblase groß und umgekehrt. Würde unsere Sonne zu einem Schwarze Loch werden, wäre die Raumblase gerade mal zwischen 3 Km und weniger als 40 Km[31] groß. (Da waren Wenn solche supermassiven sich die Quellen nicht ganz eiThema 65 Spike Jupiter, Sim 6 Kapitel 5 von 12 nig) Das wäre dann ein sehr und dadurch wird auch die winziges Schwarzes Loch. Gravitation des neuen Schwarzen Loches größer. Lässt also, bedingt durch die gravitatorische Reibung, die Interessanterweise wird das Rotation nach, gewinnt die neue Schwarze Loch größer, Schwerkraft und die beiden als die Summe der Teile aus Schwarzen Löcher, die Raum- der es gemacht ist. Das ist blasen, berühren sich und fal- noch ein Problem, das verstelen in einander. Bevor sie das hen die Physiker noch nicht so aber tun, werden sie wieder ganz. schneller, weil die Gravitation zum Quadrat der Entfernung Nun, woher wissen wir das? ja zunimmt. Hat man das schon mal gesehen, gibt´s das überhaupt? Wenn die beiden nun zusammenfallen wird Energie bru- Ja, das gib´s. Die Amerikaner talster Art freigesetzt. Gamma- haben es entdeckt, als sie eistrahlung[32] das es nur so gentlich etwas ganz anderes kracht machen wollten. In den späten 60´er Jahren wollten sie wisDie Gesamtmasse wird größer sen, ob die Russen oder die HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Jupiter http://soloton.selfhost.eu Seite 4 von 9 Spike Teleskop Observer Array STOA II Chinesen Atombombentest im All machen. Irgendwo zwischen Mond und Erde, so nahm man an. Oder vielleicht sogar auf der Erde selbst, von denen man nichts mitbekommen hat. Man suchte also nach dem Indikator schlecht hin, für Atombombenexplosionen. Man suchte nach Gammastrahlung[32]. Man hatte also einen Satelliten im All der nach Gamma-Blitzen suchte. Natürlich hatte man gehofft keine zu finden, aber dann?..... Verschmelzen Schwarze Löcher? Gamma-Blitze. Überall, alles voll...Die Daten wurden jahrelang unter Verschluss gehalten, weil man nun erst mal ganz sicher sein wollte, was man da gefunden hatte. Verfügung und man fand zunächst einmal heraus, dass die Daten mit nichts Vergleichbar waren, was man bis dahin kannte. Spike Jupiter, Sim 6 Kapitel 5 von 12 Häufigkeit in der GalaxienScheibe höher ist, als wo anders. Wäre ja klar, weil dort ja die meisten Sterne sind. War aber auch nicht. Man prüfte, ob vielleicht Kometen irgendwo eingeschlagen wären und dabei könnte, wenn sie groß genug wären, Gamma-Strahlung frei werden... War aber nicht. Man konnte sich zu der Zeit auch nicht vorstellen, das es so viele Objekte am Himmel geben soll, die solch unglaubliche Mengen Energie freisetzen. Größte Skepsis war angesagt. Man dachte an Neutronensterne, dass die vielleicht irgendGamma-Strahlung! Das ist wie zusammen kamen und danicht irgendwas, das ist die ab- bei, wie man auch sagt, die solute Ultrabrutale im Univer- Gamma Ray Burst erzeugt sum. würden. Richtig kompliziert wurde es, nachdem man feststellte, das die Nachglühen. Man muss sich Vorstellen, das es einen tierisch heißen Gamma-Blitz gegeben hat, und nun beginnt anschließend eine Phase, wo die Temperatur langsam wieder abfällt. Man konnte das Beobachten, weil man feststellte, dass die Frequenz sich immer weiter absenkte, und immer Roter wurde. Irgendwann stellte man die Man schaute sich die MilchWas fand man?.. Genau... Daten der Öffentlichkeit zur straße an und prüfte, ob die Wenn also etwas mit GammaThema 65 HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Jupiter http://soloton.selfhost.eu Seite 5 von 9 Spike Teleskop Observer Array STOA II strahlung „leuchtet“, dann kann man es mit den Augen nicht sehen, da es Lichtfrequenzen sind, die noch oberhalb der Röntgenstrahlung liegen. Kühlt das Objekt anschließend ab, werden die Frequenzen immer niedriger. Aus Gamma[32] wird Röntgenstrahlung[32], noch weiter unten wird es UV-Strahlung[33] und noch tiefer wird es dann sichtbares Licht... So, und diese Nachglüher, Opticel After Glow´s, bergen nun die Möglichkeit in sich, die Rotverschiebung[35] zu messen. Je mehr das Licht ins Rote verschoben ist, desto weiter ist das Objekt entfernt. Thema 65 Verschmelzen Schwarze Löcher? Und nu´ kommt´s. Die Entfernung die man gemessen hatte, bei einem der ersten Objekte war kosmologisch. logischer Entfernung ist, und ich kann sie trotzdem sehen, das muss schon etwas ganz besonderes sein. Das war nicht hier um die Nun geht man nach BerechEcke, so ein paar Tausend nungen davon aus, das es bei Lichtjahre entfernt.. der Verschmelzung von Schwarzen Löchern zu dieser Kosmologisch sagt der Aufheizung kommen kann. Physiker immer dann, wenn er wirklich weit weit weg meint. Wenn Schwarze Löcher Verschmelzen entstehen solche Die Konsequenz aus dieser Gamma Ray Brusts[36]. Beobachtung ist die, dass es nicht nur hell ist, nicht nur Nur um das noch mal klar zu grell, oder mehr als alles bis- sagen. Da werden soviel Enerher dagewesene, nein... Es ist gien freigesetzt, dagegen ist unvorstellbar wahnsinnig hell. die Hölle der reinste Kindergeburtstag. Also wenn es eine im Prinzip kleine Punktquelle in kosmo- Gamma Ray Burst´s sollen bis HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Jupiter http://soloton.selfhost.eu Spike Jupiter, Sim 6 Kapitel 5 von 12 zu mehreren Trillionen Grad heiß werden und stellen so die Oberkante der kosmischen Ereignisse dar. Härter geht´s nicht! 1017 Sonnenleuchtkräfte pro Sekunde, (das ist eine 10 mit 17 Nullen) das kann man nur noch ausrechnen. Dabei kommt dann raus, dass die Energiedichte so hoch ist, das Antimaterie entstehen könnte. Aber dann würden wir den Gammablitz gar nicht sehen, wir sehen ihn aber. Also das Ganze ist ein höchst austariertes System und wir verstehen noch nicht in voller Seite 6 von 9 Spike Teleskop Observer Array STOA II Gänze, was da vor sich geht. Verschmelzen Schwarze Löcher? viel“... nöö das ist gar nicht so viel. Pro Galaxie hat man alle Wir beobachten heute 1 Gam- 100.000 Jahre einen Gammamablitz pro Tag. Nun könnte Blitz. man denken: „Oh, das ist aber Thema 65 Spike Jupiter, Sim 6 Kapitel 5 von 12 Rund 5 Milliarden Galaxien nem Modell, das man als Versind es in Beobachtbaren schmelzung von Sternleichen Raum. Man nennt diesen Be- bezeichnen muss. reich auch Hubble-Radius[37]. Und alles das führt uns zu ei- HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Jupiter http://soloton.selfhost.eu Seite 7 von 9 Spike Teleskop Observer Array STOA II Verschmelzen Schwarze Löcher? Spike Jupiter, Sim 6 Kapitel 5 von 12 Quellennachweis [1] Schwarzes Loch [14] Sternentwicklung http://de.wikipedia.org/wiki/Schwarzes_Loch http://de.wikipedia.org/wiki/Sternentwicklung#St [2] Verschmelzen Schwarze Löcher ernentwicklung http://de.wikipedia.org/wiki/Schwarzes_Loch#Ver [15] Energie http://de.wikipedia.org/wiki/Energie schmelzen_von_Schwarzen_L.C3.B6chern [16] Neonbrennen [3] Messier 87 http://de.wikipedia.org/wiki/Neonbrennen http://de.wikipedia.org/wiki/Messier_87 [17] Sauerstoffbrennen [4] Stern http://de.wikipedia.org/wiki/Stern http://de.wikipedia.org/wiki/Sauerstoffbrennen [5] Fusionsreaktor [18] Kohlenstoffbrennen http://de.wikipedia.org/wiki/Kernfusionsreaktor http://de.wikipedia.org/wiki/Kohlenstoffbrennen [6] Elemente [19] Siliziumbrennen http://de.wikipedia.org/wiki/Chemisches_Element http://de.wikipedia.org/wiki/Siliciumbrennen [7] Wasserstoff [20] Brauner Zwerg http://de.wikipedia.org/wiki/Wasserstoff http://de.wikipedia.org/wiki/Brauner_Zwerg [8] Helium http://de.wikipedia.org/wiki/Helium [21] Supernova [9] Kohlenstoff http://de.wikipedia.org/wiki/Supernova http://de.wikipedia.org/wiki/Kohlenstoff [22] Neutronenstern [10] Neon http://de.wikipedia.org/wiki/Neon http://de.wikipedia.org/wiki/Neutronenstern [11] Sauerstoff [23] Masse http://de.wikipedia.org/wiki/Masse_ http://de.wikipedia.org/wiki/Sauerstoff %28Physik%29 [12] Silizium [24] Dichte http://de.wikipedia.org/wiki/Dichte http://de.wikipedia.org/wiki/Silizium [25] Rotationsgeschwindigkeit [13] Eisen http://de.wikipedia.org/wiki/Eisen http://de.wikipedia.org/wiki/Rotationsgeschwindi Thema 65 HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Jupiter http://soloton.selfhost.eu gkeit [26] Doppelstern http://de.wikipedia.org/wiki/Doppelstern [27] Raumzeit http://de.wikipedia.org/wiki/Raumzeit [28] Robert Hooke http://de.wikipedia.org/wiki/Robert_Hooke [29] Einsteinring http://de.wikipedia.org/wiki/Einsteinring [30] Gravitationswellen http://de.wikipedia.org/wiki/Gravitationswelle [31] Schwarzes Loch Gößenordnungen http://de.wikipedia.org/wiki/Schwarzes_Loch#Gr. C3.B6.C3.9Fenordnungen [32] Gammastrahlung http://de.wikipedia.org/wiki/Gammastrahlung [31] Gammablitz http://de.wikipedia.org/wiki/Gammablitz [32] Röntgenstrahlung http://de.wikipedia.org/wiki/R %C3%B6ntgenstrahlung [33] UV-Strahlung http://de.wikipedia.org/wiki/UV-Strahlung Seite 8 von 9 Spike Teleskop Observer Array STOA II Verschmelzen Schwarze Löcher? Spike Jupiter, Sim 6 Kapitel 5 von 12 [34] Nachglüher mmablitze_in_der_Astronomie E http://de.wikipedia.org/wiki/Gammablitz#Beobac [37] Hubble-Radius [39] Verschmelzen Schwarze Löcher? Teil 2 htungen http://de.wikipedia.org/wiki/Beobachtbares_Univ http://www.youtube.com/watch? [35] Rotverschiebung ersum#Hubble-Radius v=0GBMZFyPiqk&list=PL74CFF4C2B87A11BE http://de.wikipedia.org/wiki/Rotverschiebung [38] Verschmelzen Schwarze Löcher? Teil 1 [36] Gamma-Blitze in der Astonomie http://www.youtube.com/watch? http://de.wikipedia.org/wiki/Gammastrahlung#Ga v=xBdxctdWWmQ&list=PL74CFF4C2B87A11B Thema 65 HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Jupiter http://soloton.selfhost.eu Seite 9 von 9
