Vorwort:

Aus: http://de.wikipedia.org/wiki/Schwarzes_Loch

1915: Einstein stellt die Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie auf

1916: Karl Schwarzschild berechnet erstmals Größe und Verhalten eines Schwarzen Lochs (urspr. „gefrorene Sterne“ genannt wegen der Zeitdilatation, heutiger Name erst seit 1968)

1939 Robert Oppenheimer, Robert Serber und George Michael Volkoff berechnen im Modell die Entstehung eines Schwarzen Lochs aus dem Kollaps eines Sterns

1971 erkennt Stephen Hawking, dass der Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs niemals kleiner wird

1974 berichtet Stephen Hawking von der „Hawking Strahlung“, die ein Schwarzes Loch abgibt

2002 Abhay Ashtekar und Badri Krishan veröffentlichen  eine Lösung für die Beschreibung wachsender Schwarzer Löcher

 

Was ist ein schwarzes Loch?

„Als Schwarzes Loch bezeichnet man ein astronomisches Objekt, dessen Gravitation so hoch ist, dass die Fluchtgeschwindigkeit für dieses Objekt ab einer gewissen Grenze, dem Ereignishorizont, höher liegt als die Lichtgeschwindigkeit.

Der Ausdruck „Schwarzes Loch“ wurde 1967 von John Archibald Wheeler geprägt und verweist auf den Umstand, dass auch elektromagnetische Wellen, wie etwa sichtbares Licht, den Ereignishorizont nicht verlassen können und es einem menschlichen Auge daher vollkommen schwarz erscheint.“

So wie es Materialien gibt, die alles Licht verschlucken, nichts wegspiegeln und uns daher schwarz erscheinen, so gibt es offenbar Kraftfelder (Gravitation), die alles Licht (Photonen) verschlucken, aber nicht nur Licht, sondern eben ALLES an Partikel, dessen sie habhaft werden können. Mit ihrer starken Gravitation „saugen die ganze Umgebung leer“, ziehen alles an wessen sie habhaft werden können.

Der „Ereignishorizont“ ist die äußerste Grenze des Schwarzen Lochs, bis wohin dieser „saugen“ kann. Um den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs bleibt eine Halde von Materie und Partikel bestehen, die sogenannte „Akkretionsscheibe“ – zu stark angezogen, um dem Loch zu entfliehen, aber zu weit entfernt, um hineinzufallen.

Gravitationsfelder neigen dazu, sich immer kugelig um ihr Energie-Zentrum (meistens: Masse) zu ballen. Je größer die Masse, desto größer die Gravitation. Da bei einem Schwarzen Loch die innere Masse durch die große Gravitation so extrem dicht komprimiert wird, brechen die Strukturen zusammen, die Gravitation ist stärker als die drei Grundgesetze der Physik. Die Materie löst sich (vereinfachend gesagt) dabei in immer kleinere dicht beieinander liegende Partikel auf, bis nur noch Energie übrig bleibt, die sich im Schwarzen Loch immer stärker ballt, es sei denn das Loch entlässt selbst „Jets“ (Materiestrahlen) aus Energie, als Gammastrahlung und Teilchenstrom, wie ein überhitzter Dampfkessel.

Wiki: „Die [errechnete] Größe des Schwarzschildradius beträgt für ein Schwarzes Loch von einer Sonnenmasse etwa 2,9 km, für ein Objekt von einer Erdmasse etwa 9 Millimeter. – Die Dichte, bis zu der Materie komprimiert werden muss, um durch ihre Gravitationskraft zu einem Schwarzen Loch zu kollabieren, ist umgekehrt proportional zum Quadrat der Masse.“

Da es im Loch keine Materie gibt, gibt es somit auch keine Zeit – nur „Singularität“. Wir können über diese Singularität nichts sagen. Der Punkt, ab dem wir im Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs keine Messungen mehr anstellen können, weil alles ins Schwarz, in die Singularität eingeht, nennen wir „Scharzschildradius“ (Nach Karl Schwarzschild, ab 1916, der sich mit Feldgleichungen und Gravitationsfeldern befasst hat.).

 

Bild: European Space Agency und NASA; hubblesite.org. Röntgendoppelstern GRO J1655-40 mit Stern, Schwarzes Loch, Akkretionsscheibe und Jet. Schwarze Löcher (bzw. Sterne), die so regelmäßig durch ihren Jet aufleuchten, nennt man „Quasare“.

 

Wiki: „Schwarze Löcher verursachen, bedingt durch ihre enorme Gravitation, eine entsprechend große Veränderung der geometrischen Struktur von Raum und Zeit (kurz: Raumzeitkrümmung). In der Umgebung eines ruhenden Schwarzen Lochs wird die Raumzeit extrem gekrümmt. Während bei ruhenden Schwarzen Löchern nur punktförmige Singularitäten auftreten, tritt bei einem rotierenden Schwarzen Loch eine kreisförmige oder Ringsingularität auf.

Als rotierende Schwarze Löcher werden solche bezeichnet, die einen Eigendrehimpuls besitzen. Dadurch verändert sich bei ihnen die geometrische Struktur der Raumzeit. Anstatt diese nur zu krümmen, wird sie mit dem Schwarzen Loch „mitgerissen“ und dadurch verzerrt. Der Raum wird in der Drehrichtung des Schwarzen Lochs mitgedreht. Diese Raumzeitkrümmung erfolgt in der Umgebung eines rotierenden Schwarzen Lochs, nicht wie bei einem ruhenden in Form einer Kugel, sondern so verzerrt, dass sie in der Form eines Ellipsoids auftritt.

Der Ereignishorizont bezeichnet die äußere Grenze des Schwarzschildradius. Bei ruhenden Schwarzen Löchern entspricht der Ereignishorizont der Form einer Kugel. Durch die Veränderung der geometrischen Struktur der Raumzeit wird auch die Struktur des Ereignishorizontes bei rotierenden Schwarzen Löchern verändert. Dort treten ein äußerer sowie ein innerer Ereignishorizont auf. Der innere Ereignishorizont entspricht der Oberfläche einer Kugel, die Form des äußeren Ereignishorizonts ist meist verzerrt, seine Oberfläche entspricht der Form eines an den Polen abgeplatteten Rotationsellipsoids.“

Die Ergosphäre eines sich drehenden Schwarzen Lochs wäre der Zustand, in der sich Raum und Zeit verzerrt; was sich da befindet, gehört weder zu unserem Raum-Zeit-Kontinuum noch zur Singularität, sondern ist irgend etwas dazwischen.

Wiki: „Moderneren Theorien zufolge sind Schwarze Löcher zwar möglicherweise in der Lage, Energie in Form von sogenannter Hawking-Strahlung abzugeben. Sollte dies zutreffen, würde das bedeuten, dass Schwarze Löcher allmählich „verdampfen“, wobei dieser Prozess umso schneller verläuft, je geringer die Masse des Schwarzen Loches ist. Doch die Hawking-Strahlung wäre so energiearm, dass sie vom üblichen Hintergrund nicht zu unterscheiden wäre. Außerdem ist das Schwarze Loch selbst mit nur wenigen Kilometern Durchmesser auf kosmische Entfernungen viel zu klein. (…) Aus seinen Überlegungen über kleine Schwarze Löcher folgerte Hawking im Jahre 1974 die Existenz der nach ihm benannten Hawking-Strahlung, dass also Schwarze Löcher Materie nicht nur schlucken, sondern auch wieder freisetzen können.“

In diesem Sinne möchte ich nebenbei an die Theorie von dem Elektroingenieur Nikolai Tesla (1856-1943, geb. in Kroatien, Habsburgermonarchie. Arbeiten zu Wechselstrom und Hochfrequenz, legte die wissenschaftlichen Grundlagen für elektrische Energieübertragung. 112 Patente allein in den USA) erinnern, dass laut Tesla im gesamten Weltraum eine verborgene Energie [kosmische Hintergrundstrahlung, Hawking-Strahlung? Quantenenergie?] existiert, die nur damals nicht messbar war, aber die er zur Energiegewinnung für Motoren aller Art heranziehen wollte…

 

Die Hawking-Strahlung

Sterne verbrennen ihre leichteren Schichten, stoßen dann in einer Supernova ihre Reste davon ab und kollabieren zu einem Schwarzen Loch – sofern sie noch mehr als 8 Sonnenmassen groß waren. Der Rest endet einfach als weißer, gravitatorisch sehr schwerer, kleiner Zwerg.

Man unterscheidet je nach Art, Masse und Größe (s. Wiki):

Supermassereiches Schwarzes Loch

~10.000 – 109 MSonne

~0,001 – 10 AU

Mittelschweres Schwarzes Loch

~1000 MSonne

~103 km = RErde

Stellares Schwarzes Loch

~10 MSonne

~30 km

Primordiales Schwarzes Loch

bis zu ~MMond

bis zu ~0,1 mm

Stellare Schwarze Löcher entstehen, wenn Sonnen ausbrennen und strukturell kollabieren. Mittelschwere, wenn Sterne kollidieren und verschmelzen. Supermassereiche finden wir im Zentrum von Galaxien.

Wiki: „Für Schwarze Löcher folgen aus der allgemeinen Relativitätstheorie Gesetze, die auffallend jenen der Thermodynamik gleichen. Schwarze Löcher verhalten sich ähnlich wie ein Schwarzer Strahler; sie haben also eine Temperatur. Es gelten im Einzelnen die folgenden Gesetze:

Der Erste Hauptsatz der „Schwarzloch-Dynamik“ ist, wie in der gewöhnlichen Thermodynamik, der Energieerhaltungssatz, jedoch unter Berücksichtigung der relativistischen Energie-Masse-Äquivalenz. Zusätzlich gelten die anderen Erhaltungssätze der Mechanik und Elektrodynamik: Neben der Energie bleiben Impuls, Drehimpuls und Ladung erhalten.

Der Zweite Hauptsatz der „Schwarzloch-Dynamik“ – von Stephen W. Hawking postuliert – besagt, dass die Summe der Flächen der Ereignishorizonte niemals abnehmen kann, egal, was mit den Schwarzen Löchern passiert. Dies gilt nicht nur, wenn Materie in das Schwarze Loch fällt (was dessen Masse – und damit dessen Ereignishorizont – vergrößert), sondern auch beispielsweise für die Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher, und jeden anderen denkbaren Prozess. Dies entspricht dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, wobei die Fläche des Ereignishorizonts die Rolle der Entropie übernimmt. (…)

Hawking erkannte 1974, nach Vorarbeiten des israelischen Physikers Jacob Bekenstein, dass Schwarze Löcher eine Entropie und somit auch eine Temperatur haben. Die Entropie S eines Schwarzen Lochs ist proportional zur Oberfläche A seines Horizonts und sonst nur von Naturkonstanten abhängig. (…)

Da nach Hawking ein Schwarzes Loch stetig Energie in Form von Hawking-Strahlung verliert, wird es nach einer bestimmten Zeitspanne (…) vollständig zerstrahlt sein, sofern es während dieser Zeitspanne keine neue Masse aufnehmen kann.“

Nicht umsonst habe ich das Ganze oben als „Dampfkessel“ bezeichnet – alles im Schwarzen Loch ist so unendlich komprimiert, dass darin eine immense Strahlung („Temperatur“) stecken muss, die nach außen strahlt: als kaum messbare Strahlung oder als Jet (Partikelstrom, Gammastrahlung). Mitunter, vor allem wenn keine Masse mehr aufgesaugt wird, gibt das Schwarze Loch mehr rein thermische Hawking-Energie ab als es aufnimmt. In dieser Hinsicht würde es sich eines Tages – einfach auflösen. Allerdings, je mehr Energie/Masse das Loch so besitzt, desto mehr geht die Zeit in Richtung unendlich, desto langsamer wird Energie freigesetzt. Je weniger Energie, je kleiner das Schwarze Loch, desto rascher. Ob das vergehende Schwarze Loch dabei Informationen freisetzt, was so einmal unterm Schwarzschildradius vor sich gegangen ist, d.h. das wir mehr über diese Singularität erfahren, sollten wir solche vergehenden Löcher finden, ist offen.

 

Primordiale Schwarze Löcher

Dass Schwarze Löcher erheblich mehr Energie abgeben als Masse aufnehmen können, ist wesentlich bei den Mini-Schwarzen-Löchern, den „Primordialen Schwarzen Löchern“. Da sie sehr klein sind, könnten sie inzwischen zerstrahlt sein, übrig bleibt dann nur die messbare charakteristische Strahlung. Leider hat sie noch keiner gesehen, man hat sie nur errechnet.

Wiki: „Unter diesem Begriff versteht man „Schwarze Löcher, die sich bereits im Urknall in Raumbereichen gebildet haben, in denen die lokale Massen- und Energiedichte genügend hoch war (rechnet man die ständig abnehmende Materiedichte im Universum zurück, so findet man, dass sie in der ersten tausendstel Sekunde nach dem Urknall die Dichte des Atomkerns überstieg). Auch der Einfluss von Schwankungen der gleichmäßigen Dichteverteilung (siehe hierzu kosmische Hintergrundstrahlung) im frühen Universum war für die Bildung von primordialen Schwarzen Löchern ausschlaggebend, ebenso die beschleunigte Expansion während der Inflationsphase nach dem Urknall. Damals könnten sich kleine Schwarze Löcher mit einer Masse von etwa 1012 Kilogramm gebildet haben. Seit Mitte der 1990er Jahre wird diskutiert, ob die kürzesten auf der Erde gemessenen Gammastrahlungsausbrüche von verstrahlenden primordialen Schwarzen Löchern stammen könnten, denn deren berechnete Lebensdauer liegt in der Größenordnung des Alters des heutigen Universums. (…)

Aus seinen Überlegungen über kleine Schwarze Löcher folgerte Hawking im Jahre 1974 die Existenz der nach ihm benannten Hawking-Strahlung, dass also Schwarze Löcher Materie nicht nur schlucken, sondern auch wieder freisetzen können. (…)“ [Anmerkung: tatsächlich können Jets den Anstoß zu einer neuerlichen Sternentstehung geben.]

„Einigen so genannten Vereinheitlichenden Theorien zufolge, wie z. B. der Stringtheorie, könnte es bald möglich sein, Schwarze Mini-Löcher im Labor (bzw. in Teilchenbeschleunigern) herzustellen.“

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Aus: http://www.krone.at/ vom 1. September 2008, Rubrik: Discover

CERN-Experiment: „Schwarzes Loch könnte Erde aufsaugen“

 

„Am 10. September startet auf dem Areal der Europäischen Organisation für Kernforschung (CERN) in Genf eines der größten wissenschaftlichen Experimente aller Zeiten. Die Teilchenbeschleunigungs-Anlage LHC (Large Hadron Collider) soll an diesem Tag ihren Betrieb aufnehmen. Eine Forschergruppe verlangte nun vom Europäischen Menschenrechts-Gerichtshof, dass die Inbetriebnahme von LHC verhindert wird. Begründung: Es könnten schwarze Löcher entstehen, die die Erde aufsaugen. Der Gerichtshof hat die Forderung am Freitag abgewiesen.

 

Die Teilchenbeschleunigungs-Anlage befindet sich in einem 26,7 Kilometer langen Ringtunnel 100 Meter unter der Erde.“  Der Chaostheoretiker Otto Rössler, diverse Forscher und Privatpersonen hatten eine Klage beim Gerichtshof eingebracht. Der Koordinator der Gruppe, Markus Goritschnik aus Wien, wies darauf hin, dass es für Teilchenbeschleuniger kein normiertes Verfahren zur Risikoüberprüfung gibt. Eines der Risiken bestünde darin, dass das Experiment mit Schwarzen Löcher außer Kontrolle gerate, was sogar dazu führen könnte, dass sie „die Erde aufsaugen“. Daher dürfe man solche Experimente nicht gestatten.

 

Eine Expertenkommission von CERN und die deutsche Kommission für Elementarphysik (KET) hatten die Anlage für sicher bewertet. [Anmerkung: Na, was Wunder! Sie überprüfen sich sozusagen selbst!] Der Europäische Menschen-Gerichtshof hat deswegen die Klage der Forschergruppe abgewiesen. Der US-Physiknobelpreisträger David Gross bezeichnete die Diskussion als „albern und absurd“.

 

Siehe dazu auch: http://buntegartenlaubeno7.spaces.live.com/blog/cns!656F1EEF7FFB1856!452.entry

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CERN und seine Experimente

Es versteht sich zwar durch die obigen Ausführungen, dass die Wissenschaftler bei CERN brennend daran interessiert sind zu erfahren, was hinter dem Schwarzschildradius existiert (Energie? Geist?) und ob Hawkings recht gehabt hat. Und vor allem, ob man diese Energiequelle nutzen kann. Aber wir wissen tatsächlich nicht, was uns bei einem Scheitern des Experiments passieren könnte.

Schon mal war man in CERN besonders sorglos, als man durch Teilchenkollision die Fusion der Sonne imitieren wollte – wobei die Fusion nur durch Magnetfelder gehalten werden sollte. Wir wissen einfach nicht, welche Folgen Dinge haben können. Und, wir wissen vor allem nicht, welche Experimente in anderen Teilchenbeschleunigern auf der Welt stattfinden, von dem CERN in Europa nur eins ist…

Atlantis soll auch mal durch Kristalle, Laser oder Kernfusion untergegangen sein – sagt man…

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Nachtrag vom 30.3.2010 : CERN führte Simulation des Urknalls nun in aller Stille durch: http://buntegartenlaubeno7.spaces.live.com/blog/cns!656F1EEF7FFB1856!706.entry 

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