Schwarze Löcher gehören zu den
komischsten Dingen in dieser Welt.
Sie scheinen letztlich keinen Sinn
zu ergeben... Wo kommen sie her?
Was passiert wenn man in eines
hineinfällt?
Sterne sind sehr massenreiche Ansammlungen
von hauptsächlich Wasserstoffatomen,
die durch das Zusammenbrechen von
Gaswolken aufgrund der
eigenen Gravitation entstehen.
In ihrem Kern entsteht durch Fusion aus
Wasserstoff Helium,
wobei diese Fusion große Mengen
an Energie freisetzt.
Diese Energie, in Form von Strahlung,
drückt gegen die Schwerkraft,
und erhält dadurch die Balance zwischen
den beiden Kräften aufrecht.
So lange die Fusion im Kern stattfindet,
bleibt der Stern stabil genug.
Aber bei Sternen die viel schwerer sind
als unsere Sonne,
funktioniert das Fusionieren von
schwereren Elementen,
zu denen letztlich Eisen gehört.
Im Gegensatz zu den Elementen die davor
entstehen,
erzeugt der Fusionsprozess der Eisen
entstehen lässt keine Energie.
In der Mitte bildet sich Eisen, bis es in
einer kritisch hohen Masse vorhanden ist,
durch die die Balance zwischen Strahlung
und Gravitation zerstört wird.
Der Kern bricht zusammen.
Innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde
implodiert der Stern,
mit einem Viertel der
Lichtgeschwindigkeit,
wodurch die Masse im Kern weiter steigt.
Das ist der Moment in dem alle schwereren
Elemente im Universum entstanden sind,
bei dem Tod eines Sternes in From einer
Supernova.
Dadurch entsteht entweder ein
Neutronenstern, oder wenn der Stern massiv
genug ist, ein schwarzes Loch durch das
zusammenfallen der ganzen Masse.
Wenn man ein schwarzen Löchern sieht,
meint man eigentlich den Ereignishorizont.
Alles dass den Ereignishorizont überquert
müsste schneller als Licht sein um zu
entfliehen.
Oder anders gesagt: Es ist unmöglich.
Also sieht man nur eine schwarze Kugel,
die nichts reflektiert.
Aber wenn der Ereignishorizont das
"schwarz" im schwarzen Loch erklärt,
was ist dann das Loch?
Die Singularität.
Man weiß nicht wirklich was es genau ist.
Die Singularität könnte unendlich dicht
sein, dass heißt dass alle Masse in einem
Punkt im Raum zusammengefasst wäre,
ohne Oberfläche oder Volumen.
Oder etwas komplett anderes.
Zurzeit weiß es niemand so genau.
Es ist wie das Teilen durch null.
Übrigens, schwarze Löcher saugen nichts
auf wie ein Staubsauger,
wenn man die Sonne mit einem gleich
schwerem schwarzem Loch austauschen würde,
würde sich für die Erde nichts ändern,
bis auf das Erfrieren der Erde, natürlich.
Was würde passieren wenn man in ein
schwarzes Loch fallen würde?
Die Erfahrung von Zeit ist anders in
einem schwarzem Loch.
Von außen scheint man langsamer zu werden,
und während man sich dem Ereignishorizont
nähert.
Die Zeit vergeht also in diesem Moment
langsamer.
Zugleich, während es aussieht als würde
die Zeit für einen stehen bleiben, würde
man sich langsam rot färben und
verschwinden.
Aus der eigenen Perspektive könnte man
allerdings den Rest des Universums in
"fast-forward" betrachten, quasi in die
Zukunft sehen.
Noch wissen wir nicht was als nächstes
passiert, aber es könnten zwei Dinge sein.
Nummer eins: Man stirbt einen
schnellen Tod.
Ein schwarzes Loch biegt die Raumzeit so
sehr dass es innerhalb
des Ereignishorizontes nur eine mögliche
Richtung gibt.
Man kann das wörtlich nehmen,
innerhalb des Ereignishorizontes
kann man nur in eine Richtung gehen.
Es ist wie in einem engem Weg in dem sich
hinter dir nach jedem Schritt
eine Tür schließt.
Die Masse in einem schwarzem Loch ist so
konzentriert,
dass sogar kleine Distanzen wie ein paar
Zentimeter
eine millionenfach höhere Schwerkraft
bedeuten würden,
die an verschiedenen Stellen unseres
Körpers wirken.
Unsere Zellen würden auseinandergerissen
werden während sich der Körper immer mehr
streckt, bis man ein heißer Strom aus
Plasma mit einem Atom Breite wäre.
Nummer zwei: Man stirbt einen sehr
schnellen Tod.
Sehr schnell nachdem man den
Ereignishorizont überquert würde man eine
Feuerwand treffen und sofort sterben.
Keine dieser Optionen erscheint recht
angenehm.
Aber wann du stirbst hängt von der Masse
des schwarzen Loches ab.
Ein kleineres schwarzes Loch würde einen
töten bevor man den Ereignishorizont
übertritt, während man wahrscheinlich in
einem sehr massivem schwarzem Loch
sehr lange umher treiben könnte.
Die Faustregel lautet: Je weiter von der
Singularität man entfernt ist, desto
länger überlebt man.
Schwarze Löcher gibt es in verschiedenen
Größen.
Es gibt einige mit einer Masse die nur ein
Vielfaches der Masse unserer Sonne
darstellt und die einen Durchmesser wie
dem eines einem Asteroiden besitzen.
Und dann gibt es supermassive
schwarze Löcher,
die man im Herzen einer jeden Galaxie
vorfindet,
und die schon für Billionen von Jahren
existieren.
Zurzeit is S5 0014+81 das größte schwarze
Loch dieser Art dass man gefunden hat,
mit der Masse von mehreren Billionen
Sonnen vergleichbar zu unserer.
Es besitzt einen Durchmesser von 236.7
Kilometern,
dass ist die 47-fache Distanz unserer
Sonne zu Pluto.
So übermächtig schwarze Löcher aber auch
sein mögen; irgendwann werden sie durch
die sogenannte "Hawking radiation"
zugrunde gehen.
Um zu verstehen wie das funktioniert, muss
man den leeren Raum verstehen.
Leerer Raum ist nicht wirklich leer,
sondern mit virtuellen Partikeln gefüllt,
die einfach entstehen und sich gegenseitig
wieder auslöschen.
Wenn dies direkt am Rand eines schwarzen
Loches passiert,
wird eines der Partikel in das schwarze
Loch gezogen
während das andere entflieht und ein
reales Partikel wird.
Also verliert ein schwarzes Loch Energie.
Das passiert anfangs langsam,
aber wird mit der Zeit immer schneller
durch das Schrumpfen des schwarzen Loches.
Wenn es die Masse eines großen Asteroiden
erreicht,
wird es in Raumtemperatur strahlen.
Wenn es die Größe eines Berges erreicht
hat, strahlt es mit der Wärme der Sonne.
Und in den letzten Sekunden der Existenz
des schwarzen Loches strahlt es mit
der Energie von Billionen Atomwaffen in
einer großen Explosion.
Dieser Prozess ist sehr langsam.
Die größten uns bekannten schwarzen Löcher
würden vielleicht noch eine Gogol Jahre
brauchen um zu verschwinden.
Das ist so lang, dass es keinen mehr geben
wird um das bestaunen zu können.
Das Universum wird bis dorthin schon lange
unbewohnbar sein.
Aber das ist nicht alles;
es gibt noch einige andere interessante
Ideen über schwarze Löcher.
Wir werden sie in Teil 2 behandeln.
Ein großes Dankeschön geht an Fraser Cain
für seine Hilfe an diesem Video.
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