5.2. Die schwarzen Löcher
 
 
5.2.1. Die Entstehung Schwarzer Löcher

5.2.2. Eigenschaften und Besonderheiten

5.2.3. Das Ende eines Schwarzen Loches

 

5.2.1. Die Entstehung Schwarzer Löcher
 
Wenn ein Stern nach seiner Supernovaexplosion alle Hüllen abgeworfen hat und die Masse seines übriggebliebenen Kerns größer als 2,8 Sonnenmassen ist, fällt er in sich zusammen, da seine Gravitationskraft zu groß ist. Da auch ein entartetes Neutronengas keine genügend große Gegenkraft aufbringen kann, nähert er sich seinem Gravitationsradius. Wenn er diesen erreicht hat, ist seine Gravitationskraft so groß, daß nicht einmal Licht ihn verlassen kann und er praktisch unsichtbar ist. Dieser Stern ist also zum "black hole" -zum Schwarzem Loch geworden.
 
5.2.2. Das Ende eines Schwarzen Loches
 
Ein Wissenschaftler namens S.Hawkin stellte die Theorie auf, daß Schwarze Löcher immer kleiner werden und somit irgendwann nicht mehr existieren. Er meinte, daß ein Schwarzes Loch masselose Teilchen (17% Photonen, 2% Gravitonen und 81% Elektron- und Müon-Neutrinos) produziert und diese in Form von Wärmestrahlung abstrahlt. Diese abgestrahlte Energie läßt sich in Masse umrechnen ( Massendefekt: E= m*c2 ). Mit diesem Masseverlust wird aber auch der Gravitationsradius kleiner und somit auch die Anziehungskraft auf vorbeifliegende Körper, die dann eventuell nicht mehr „verschluckt" werden können.
Man hat theoretisch berechnet wie dieser Masseverlust verläuft unter der Annahme, daß das Schwarze Loch keine Materie mehr aufnimmt. Demzufolge verdampft es seine letzten 109 g in einer Zehntel Sekunde. Die dabei freigesetzte Energie entspricht 1023 Ws. Je nach Anfangsmasse des Schwarzen Loches kann es 10 bis 20 Milliarden Jahre existieren. Wenn es aber Materie aufnimmt verlängert sich diese Zeit.
 
5.2.3. Eigenschaften und Besonderheiten
 
Da Schwarze Löcher nur indirekt nachweisbar sind und somit auch keine direkten Beobachtungen möglich sind, kann man zu ihren Eigenschaften nur Vermutungen anstellen. Diese sind aber theoretisch gut begründet, so daß man heute davon ausgeht, daß sie der Wirklichkeit sehr nahekommen, wenn nicht sogar mit ihr übereinstimmen.
Ein Schwarzes Loch mit einer Masse, die kleiner als 1016 bis 10 17g ist, und höherer Effektivtemperatur als 109 Kelvin, können auch Elektronen - Protonen - Paare produzieren. Außerdem hätte es einen Durchmesser von nur 10-11 cm.
Elektrische Ladungen, Drehimpuls und Magnetfelder, sofern der Stern sie vor dem Supernovaausbruch besaß, bleiben erhalten. Letztere werden sogar größer, da sie auf einem viel kleinerem Raum einwirken.
Schwarze löcher nicht stellaren Ursprungs, wie sie in Zentren einiger Kugelsternhaufen oder Galaxien vermutet werden, können durch ihr veränderliches Gravitationsfeld in ihrem Inneren virtuelle in reale Teilchen umwandeln. Außerdem machen sie sich durch Strahlung bemerkbar, die entsteht, wenn massereiche Materie in den Gravitationsradius des Schwarzen Loches eintritt.
1  - Schwarzes Loch 
2  - Horizont 
3  - Ergosphäre 
4  - Grenze der 
       Ergosphäre 
 
Alle in das Schwarze Loch fallenden Körper, bleiben in der Ergosphäre und umkreisen in dieser das Schwarze Loch. 
 
 
 
 
Dieses "in das Schwarze Loch fallen" läßt sich für einen Körper (oder auch Materie), der in den Einfangradius geraten ist, nicht vermeiden. Dieser ist etwa 2,5 mal so groß wie der Gravitationsradius des Sterns, und dabei ist das Schwarze Loch kleiner als dieser Radius. Unterschiedlich ist dann nur die Flugbahn des Körpers. In Bild a) ist die Flugbahn eines Körpers dargestellt der sich in einem Abstand von weniger als zwei Gravitationsradien dem Schwarzem Loch nähert und von ihm angezogen wird. Im Bild b) dagegen beträgt dieser Abstand genau 2 Gravitationsradien.  
 

a)

  
 
 
 
 
 
 
 

b)
                                                                                                                Schwarzes Loch
Ein Schwarzes Loch ist nicht nur einfach unsichtbar, sondern es wird auch als ein Loch im Raum- Zeitgefüge betrachtet.Dieses Loch macht sich durch verschieden schelle Zeitabläufe an verschiedenen Punkten bemerkbar, allerdings nur für einen unbeteiligten Beobachter. Nehmen wir einmal an, man könnte je eine Uhr an verschiedenen Punkten im Schwarzschildfeld des Schwarzen Loches befestigen und deren Zeitanzeigen beobachten. Dann würde man feststellen, daß diese Uhren immer mehr nachgehen und daß die Zeit immer langsamer vergeht, je näher man dem Gravitationsradius des Schwarzen Loches kommt. Das würde aber auch bedeutet, daß ein in das Schwarze Loch fallender Körper bis in alle Ewigkeit fällt, zumindest für einen äußeren Beobachter, aufgrund der sich scheinbar asymptotisch an Null annähernden Zeitdialation. Dies bedeutet aber auch, daß die Frequenzen kleiner werden und somit die Photonen von solch einem Gravitationsfeld rötlicher sind, ähnlich wie bei der Rotverschiebung des Dopplereffektes. Ebenso wird das Licht eines Sterns, welcher unendlich langsam auf das Schwarze Loch zu zu fallen scheint, immer röter.
Ein Stern wird unsichtbar sobald er den Gravitationsradius erreicht hat. Selbst Radiosignale und andere Strahlung eines gefangenen Sterns würde am Gravitationsradius reflektiert werden.
Wenn ein schwarzes Loch Teil eines Doppelsternsystems ist, können weitere Besonderheiten auftreten. So erhält es z.B. einen Materiezufluß von seinem Partner, sofern dieser weniger Masse besitzt. Dieser Materiezufluß erhitzt das Schwarze Loch, so daß es diese Energie in Form von Strahlung, z.B. Röntgenstrahlung, aussendet. 
Wenn es sich bei der abgegebenen Energie um Licht handelt und das Schwarze Loch ungefähr eine Masse 		 Rotationsrichtung 
 

Äquipotentialfläche 

Roche - Grenze 
 
 
von 3 Sonnenmassen hat, könnte dieses                              Röntgenstrahlung
eine Hülle um das Schwarze Loch bilden und dieses wäre somit sichtbar. dann spricht man auch von einem "Grauen Loch".

Rückkehr zur Hauptseite