Erbarmungslos saugen die unsichtbaren Weltallmonster alles in sich hinein, was ihnen zu nahe kommt. Dabei ist die Anziehungskraft des schwarzen Loches so stark, dass ihm nicht einmal Licht entkommen kann. Den Ereignishorizont des schwarzen Lochs einmal überquert, gibt es kein Zurück mehr. Nun wollen Wissenschaftler aber entdeckt haben, dass schwarze Löcher sehr wohl etwas zurücklassen. Raouf Selmi
Heutzutage wird der Begriff schwarzes Loch oft auch als Metapher verwendet. Beispielsweise dann, wenn man zum Ausdruck bringen will, dass etwas ohne Effekt annähernd unendlich viele Ressourcen verschlingt. Wie z.B. die Banken in der aktuellen Finanzkrise. Dennoch ist der Vergleich mit richtigen schwarzen Löchern schlicht falsch. Geld, welches Banken verlieren, sei es nun an der Börse oder bei konventionellen Investments, geht nicht unweigerlich verloren. Es steckt im Endeffekt einfach irgendwo anders im Wirtschaftskreislauf. Schwarze Löcher im Weltall geben hingegen nie wieder her, was sie einmal verschlungen haben. Zumindest laut dem bisherigen Stand der Erkenntnisse.
Was sind schwarze Löcher?
Schwarze Löcher werden in der Astro-Physik auch als Singularität der vierdimensionalen Raumzeit bezeichnet. Das bedeutet: Jedes Objekt besitzt eine gewisse Masse. Die Singularität beschreibt dabei ein extrem dichtes Objekt auf enorm kleinem Raum. Man kann sich das am besten am Beispiel einer Bleikugel vorstellen. Schwarze Löcher sind aber um ein vielfaches „schwerer“. Und zwar so viel mehr, dass sie sich nur theoretisch beweisen lassen. Darstellen und positionieren, lassen sich Objekte zudem immer in drei Dimensionen: Länge, Höhe und Tiefe. Die vierte Dimension steht dabei für die Zeit. Das ganze wird dann „Raumzeit“ genannt. Zusammenfassend lässt sich ein schwarzes Loch also als ein extrem massereiches Objekt beschreiben, das sich im unendlichen Raum des Weltalls befindet
Wie entstehen schwarze Löcher?
Die mysteriösen Löcher werden aus einstigen Sternen geboren. Aus Sternen, die ihre Energie „verbraucht“ haben. Genau wie bei organischem Leben, z.B. uns Menschen, den Tieren oder Pflanzen, verbrennen auch Sterne Stoffe, um am Leben zu bleiben. Ist der Treibstoff irgendwann einmal aufgebraucht, kollabiert der Stern. Die Anfangsmasse eines Sterns, also sein Gewicht, seine Grösse und seine chemische Zusammensetzung, bestimmen seine Lebensdauer. Nach dem Kollaps eines jeden Sterns entstehen in den meisten Fällen harmlose kalte Objekte, sogenannte weisse Zwerge oder, falls genügend Masse vorhanden ist, Neutronensterne. Weisse Zwerge sind kalt und stabil. Sie können ewig weiterbestehen. Neutronensterne verhalten sich prinzipiell gleich wie weisse Zwerge, besitzen aber eine höhere Masse. Besitzt ein Stern vor seinem Kollaps genügend Masse, kann es sein, dass er in sich zusammenfällt – ein Prozess, der, einmal ausgelöst, nicht wieder rückg.ngig gemacht werden kann. Es bildet sich ein Ereignishorizont und ein schwarzes Loch entsteht. Unter dem Begriff Ereignishorizont verstehen Astro-Physiker die Grenzfläche zwischen Raum und Zeit. Ein Ereignishorizont kann man sich auch als den „point of no return“ vorstellen. Wurde diese Schwelle einmal überschritten, gibt es kein Zurück mehr. Man fällt in das schwarze Loch. Ereignisse jenseits dieses Horizontes sind prinzipiell nicht sichtbar, da das Objekt kein Licht entweichen lässt. Ein schwarzes Loch ist demnach gar kein Loch und es ist auch nicht schwarz. Schwarze Löcher sind einfach extrem schwere Objekte und im Grunde genommen unsichtbar. Fälschlicher Weise sprechen die Populärwissenschaften immer davon, dass schwarze Löcher alle Materie aufsaugen. Tatsächlich saugen schwarze Löcher aber nicht. Die Anziehungskraft eines schwarzen Lochs ist einfach grösser. Es ist sogar möglich, in einer stabilen Umlaufbahn um ein schwarzes Loch herum zu kreisen. Kommt man aber zu nahe heran, ist es für Materie nicht mehr möglich, der Anziehungskraft zu entkommen.
Die Informationsgrenze
Die Informationsgrenze darf folgendermassen verstanden werden: Materie, die hinter den Ereignishorizont eines schwarzen Loches gelangt, ist für uns nicht mehr zugänglich. Unsereins würde sagen: Sie ist verloren. Dieses Szenario würde aber gegen alle Regeln der Physik verstossen, denn diese besagen: Egal, was mit einem Stoff oder einem Objekt geschieht, die Informationen gehen nie vollkommen verloren. Ein kleines Beispiel zur Veranschaulichung: Ein Stück Holz kann man verbrennen. In der daraus resultierenden Asche befänden sich aber nach wie vor die Informationen über das besagte Stück Holz. Das Holz hat sich lediglich in eine andere Form verwandelt, nämlich in Rauch und Asche. Zerstört wurde demnach nur die Struktur, nicht aber die Information. Laut Martin Blau, Professor für Astrophysik an der Universität Bern, ist es naiv zu glauben, dass die Informationen verloren seien, nur weil sie in ein schwarzes Loch gestürzt sind: „Die Tatsache, dass wir zu einer Information keinen Zugang mehr haben, gilt nicht als Beweis, dass selbige Information verloren ist.“ ‚so Blau. Der Mond sei ja auch nicht verloren, solange wir ihn nicht sehen können. „Würde man also, rein theoretisch, hinterher springen,“ erklärt Blau weiter, „würde man die Information womöglich wieder finden.“
Das Phänomen der Hawkingstrahlung
Die Informationsgrenze und die 1974 postulierte These über die Hawkingstrahlung, haben nur indirekt etwas miteinander zu tun. Stephen Hawking entdeckte mit Hilfe der Relativitäts-Theorie, dass schwarze Löcher Strahlung abgeben und präsentierte auch gleich den Grund und den Ursprung selbiger Strahlung. Hawking geht von einer theoretischen Annahme aus, dass sich unmittelbar beim Ereignishorizont zwei Teilchen bilden könnten, sogenannte Virtuelle Teilchen. Diese Teilchenpärchen existieren nur Bruchteile einer Tausendstelsekunde. Nach ihrer Entstehung zerstören sie sich wieder selbst. Durch ihr Verhalten und ihre Kurzlebigkeit, gelten die Teilchen als „Nicht-real“. Eines der Teilchen ist mit positiver und das andere mit negativer Energie geladen. Hawking zufolge sollen diese Teilchen in der Nähe eines Ereignishorizontes optimale Entstehungsbedingungen haben. Hawking geht in seiner Theorie davon aus, dass das positiv geladene Teilchen dem schwarzen Loch entkommt, während das negative geladene ins schwarze Loch hineinfällt. Wenn sich die Teilchen also nicht wieder gegenseitig zerstören, beginnen sie, real zu existieren. Diese real gewordenen Teilchen, sollen die Erklärung für die Strahlung der schwarzen Löcher sein. Die Hawking-Strahlung stammt demnach nicht aus dem schwarzen Loch, sondern unmittelbar von dessen Ereignishorizont. Das Problem von Hawkins Theorie liegt in der Tatsache, dass jenes Teilchen mit negativ geladener Energie ins schwarze Loch fällt: Dieses würde nämlich bewirken, dass das schwarze Loch an Masse verliert, genau wie bei einer simplen Rechnungsaufgabe: 100 +(-1) = 99. Somit müsste, laut der theoretischen Physik, das schwarze Loch anfangen zu schrumpfen. Weil schrumpfende Masse immer mit einem Temperaturanstieg verbunden ist, ging Hawking davon aus, dass sich das ganze in einem riesigen Knall entlädt und das schwarze Loch quasi verdampft. Und genau an diesem Punkt löste Hawking eine bis heute andauernde Kontroverse aus: Wenn ein schwarzes Loch aufgrund dieses Phänomens aufhören würde zu existieren, dann wäre die zuvor verschlungene Materie unweigerlich verloren. Somit spricht Hawking nicht mehr von einer Informationsgrenze sondern vom totalen Informationsverlust.
Neue Erkenntnisse
Über 30 Jahre nach dem Hawking seine Theorie veröffentlichte, gab er an einer Vorlesung zu, womöglich Fehler gemacht zu haben. Ob schwarze Löcher letztlich doch etwas zurücklassen, konnte aber bis heute nicht bewiesen werden. Neue Erkenntnisse liefern die erst kürzlich bei einem Experiment festgestellte Geschwindigkeit von Neutrinos. Neutrinos sind winzig kleine Teilchen, die sich rund anderthalbmal so schnell bewegen können wie Licht. Diese Entdeckung stellte Einsteins Relativitäts-Theorie gänzlich auf den Kopf. Wenn die Lichtgeschwindigkeit nicht die physikalische Obergrenze der Geschwindigkeit markiert, so wie Einstein in der Relativitäts-Theorie darstellte, könnte es durchaus sein, dass es andere Teilchen gibt, die einem schwarzen Loch entkommen könnten.
Quellen:
Interview mit Prof. Blau — Uni Bern
Internet:
http://de.wikipedia.org/wiki/Ereignishorizont
http://de.wikipedia.org/wiki/Hawking-Strahlung
http://www.astronomia.de/index.htm?http://www.astronomia.de/kernfusion.htm
http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/0,1518,768646,00.html
http://flar.phsk.net/physik/astro/blackhole/blackhole.pdf
Dokumentarfilme:
Die Geheimnisse des Universums
Schwarze Löcher
Geheimnisse der Quantenphysik
Stephen Hawking
Paralleluniversen
Schwarze Löcher – Materiefresser im All
Mysterien des Weltalls Teil 6
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