Schwarzes Loch. Was ist das? Schwarze Löcher: die mysteriösesten Objekte im Universum Die Entstehung von Schwarzen Löchern

Am 10. April veröffentlichte eine Gruppe von Astrophysikern des Event Horizon Telescope-Projekts das erste Foto eines Schwarzen Lochs. Diese gigantischen, aber unsichtbaren Weltraumobjekte gehören immer noch zu den mysteriösesten und faszinierendsten in unserem Universum.

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Was ist ein Schwarzes Loch?

Ein Schwarzes Loch ist ein Objekt (eine Region in der Raumzeit), dessen Schwerkraft so groß ist, dass es alle bekannten Objekte anzieht, einschließlich derer, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Die Quanten des Lichts selbst können diesen Bereich ebenfalls nicht verlassen, so dass das Schwarze Loch unsichtbar ist. Sie können nur elektromagnetische Wellen, Strahlung und Raumverzerrungen um das Schwarze Loch beobachten. Das veröffentlichte Ereignishorizont-Teleskop zeigt den Ereignishorizont des Schwarzen Lochs - den Rand eines Bereichs der Supergravitation, umrahmt von einer Akkretionsscheibe - leuchtende Materie, die vom Loch "angesaugt" wird.

Der Begriff "Schwarzes Loch" tauchte Mitte des 20. Jahrhunderts auf und wurde vom amerikanischen theoretischen Physiker John Archibald Wheeler eingeführt. Er verwendete den Begriff erstmals 1967 auf einer wissenschaftlichen Konferenz.

Die Annahmen über die Existenz von Objekten, die so massiv sind, dass selbst Licht die Kraft ihrer Anziehung nicht überwinden kann, wurden jedoch bereits im 18. Jahrhundert aufgestellt. Die moderne Theorie der Schwarzen Löcher begann sich im Rahmen der allgemeinen Relativitätstheorie zu bilden. Interessanterweise glaubte Albert Einstein selbst nicht an die Existenz von Schwarzen Löchern.

Woher kommen schwarze Löcher?

Wissenschaftler glauben, dass Schwarze Löcher unterschiedlichen Ursprungs sind. Massive Sterne werden am Ende ihres Lebens zu einem Schwarzen Loch: Über Milliarden von Jahren ändern sich die Zusammensetzung der Gase und die Temperatur in ihnen, was zu einem Ungleichgewicht zwischen der Schwerkraft des Sterns und dem Druck der heißen Gase führt. Dann kollabiert der Stern: sein Volumen nimmt ab, aber da sich die Masse nicht ändert, nimmt die Dichte zu. Ein typisches Schwarzes Loch mit Sternmasse hat einen Radius von 30 Kilometern und eine Dichte von mehr als 200 Millionen Tonnen pro Kubikzentimeter. Zum Vergleich: Damit die Erde ein Schwarzes Loch wird, muss ihr Radius 9 Millimeter betragen.

Es gibt eine andere Art von Schwarzen Löchern - supermassive Schwarze Löcher, die die Kerne der meisten Galaxien bilden. Ihre Masse ist milliardenfach so groß wie die von schwarzen Sternenlöchern. Der Ursprung supermassiver Schwarzer Löcher ist unbekannt. Es wird vermutet, dass es sich einst um Schwarze Löcher mit Sternmasse handelte, die wuchsen und andere Sterne verschlang.

Es gibt auch eine kontroverse Vorstellung von der Existenz ursprünglicher Schwarzer Löcher, die durch die Kompression einer Masse am Anfang des Universums entstehen könnten. Darüber hinaus wird angenommen, dass am Large Hadron Collider sehr kleine Schwarze Löcher mit einer Masse nahe der Masse der Elementarteilchen gebildet werden. Es gibt jedoch noch keine Bestätigung dieser Version.

Wird das Schwarze Loch unsere Galaxie verschlucken?

Im Zentrum der Milchstraße befindet sich ein Schwarzes Loch - Schütze A *. Seine Masse ist vier Millionen Mal so groß wie die Masse der Sonne, und seine Größe - 25 Millionen Kilometer - entspricht ungefähr dem Durchmesser von 18 Sonnen. Eine solche Skala hat einige zu der Frage geführt: Bedroht nicht ein Schwarzes Loch unsere gesamte Galaxie? Nicht nur Science-Fiction-Autoren haben Gründe für solche Annahmen: Vor einigen Jahren berichteten Wissenschaftler über die Galaxie W2246-0526, die sich 12,5 Milliarden Lichtjahre von unserem Planeten entfernt befindet. Laut der Beschreibung von Astronomen, die sich im Zentrum von W2246-0526 befinden, zerreißt ein supermassereiches Schwarzes Loch es allmählich und die resultierende Strahlung beschleunigt riesige Gaswolken in alle Richtungen. Von einem schwarzen Loch zerrissen, leuchtet die Galaxie heller als 300 Billionen Sonnen.

Unsere Heimatgalaxie ist jedoch (zumindest kurzfristig) von nichts dergleichen bedroht. Die meisten Objekte in der Milchstraße, einschließlich Sonnensystemist zu weit vom Schwarzen Loch entfernt, um seinen Zug zu spüren. Darüber hinaus saugt „unser“ Schwarzes Loch nicht wie ein Staubsauger das gesamte Material an, sondern fungiert nur als Gravitationsanker für eine Gruppe von Sternen in der Umlaufbahn - wie die Sonne für Planeten.

Selbst wenn wir jemals über den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs hinausgehen, werden wir es höchstwahrscheinlich nicht einmal bemerken.

Was passiert, wenn Sie in ein Schwarzes Loch "fallen"?

Ein Objekt, das von einem Schwarzen Loch angezogen wird, kann höchstwahrscheinlich nicht von dort zurückkehren. Um die Schwerkraft eines Schwarzen Lochs zu überwinden, müssen Sie eine höhere Geschwindigkeit als die Lichtgeschwindigkeit entwickeln, aber die Menschheit weiß noch nicht, wie sie dies tun soll.

Das Gravitationsfeld um das Schwarze Loch ist sehr stark und inhomogen, so dass alle Objekte in der Nähe Form und Struktur ändern. Die Seite des Objekts, die näher am Ereignishorizont liegt, wird mit größerer Kraft angezogen und fällt mit größerer Beschleunigung ab, sodass sich das gesamte Objekt ausdehnt und wie Makkaroni wird. Er beschrieb dieses Phänomen in seinem Buch „ Kurzgeschichte Zeit “, der berühmte theoretische Physiker Stephen Hawking. Schon vor Hawking nannten Astrophysiker dieses Phänomen Spaghettifizierung.

Wenn wir die Spaghettifizierung aus der Sicht eines Astronauten beschreiben, der zuerst zu den Füßen eines Schwarzen Lochs geflogen ist, wird das Gravitationsfeld seine Beine straffen und dann den Körper dehnen und zerreißen und ihn in einen Strom subatomarer Partikel verwandeln.

Es ist unmöglich, einen Sturz von außen in ein Schwarzes Loch zu sehen, da es Licht absorbiert. Ein externer Beobachter wird nur sehen, dass ein Objekt, das sich einem Schwarzen Loch nähert, allmählich langsamer wird und dann ganz anhält. Danach wird die Silhouette des Objekts immer unscharfer, nimmt eine rote Farbe an und verschwindet schließlich für immer.

Nach Stephen Hawkings Annahme verbleiben alle Objekte, die vom Schwarzen Loch angezogen werden, im Ereignishorizont. Aus der Relativitätstheorie folgt, dass in der Nähe eines Schwarzen Lochs die Zeit verlangsamt wird, bis sie stoppt. Für jemanden, der fällt, kann der Fall in das Schwarze Loch selbst niemals auftreten.

Was ist drin?

Aus offensichtlichen Gründen gibt es derzeit keine verlässliche Antwort auf diese Frage. Wissenschaftler sind sich jedoch einig, dass in einem Schwarzen Loch die Gesetze der Physik, an die wir gewöhnt sind, nicht mehr funktionieren. Nach einer der aufregendsten und exotischsten Hypothesen ist das Raum-Zeit-Kontinuum um das Schwarze Loch so stark verzerrt, dass in der Realität selbst ein Loch entsteht, das ein Portal zu einem anderen Universum sein könnte - oder dem sogenannten Wurmloch.

Schwarze Löcher: die mysteriösesten Objekte im Universum

Zwischen den Franzosen und den Briten gibt es manchmal einen Scherz und manchmal eine ernsthafte Polemik: Wer sollte als Entdecker der Möglichkeit der Existenz unsichtbarer Sterne betrachtet werden? der Franzose P. Laplace oder der Engländer J. Michell? 1973 zitierten die berühmten britischen theoretischen Physiker S. Hawking und G. Ellis in einem Buch über moderne spezielle mathematische Probleme der Struktur von Raum und Zeit die Arbeit des Franzosen P. Laplace mit einem Beweis für die Möglichkeit der Existenz schwarzer Sterne; dann war die Arbeit von J. Michell noch nicht bekannt. Im Herbst 1984 sagte der berühmte englische Astrophysiker M Rice auf einer Konferenz in Toulouse, dass es zwar nicht sehr bequem sei, auf dem Territorium Frankreichs zu sprechen, er jedoch betonen müsse, dass der Engländer J. Michell als erster vorausgesagt habe unsichtbare Sterne und zeigte eine Momentaufnahme der ersten Seite seiner entsprechenden Arbeit. Diese historische Bemerkung wurde sowohl mit Applaus als auch mit einem Lächeln des Publikums aufgenommen.

Wie können wir uns nicht an die Diskussionen zwischen den Franzosen und den Briten erinnern, wer die Position des Planeten Neptun aufgrund der Störungen in der Bewegung des Uranus vorhergesagt hat: der Franzose W. Le Verrier oder der Engländer J. Adams? Wie Sie wissen, haben beide Wissenschaftler unabhängig voneinander die Position des neuen Planeten korrekt angegeben. Dann hatte der Franzose W. Le Verrier mehr Glück. Dies ist das Schicksal vieler Entdeckungen. Oft werden sie fast gleichzeitig und unabhängig von verschiedenen Personen durchgeführt. Normalerweise haben diejenigen Vorrang, die tiefer in die Essenz des Problems eingedrungen sind, aber manchmal sind dies nur Launen des Glücks.

Aber die Vorhersage von P. Laplace und J. Michill war noch keine wahre Vorhersage eines Schwarzen Lochs. Warum?

Tatsache ist, dass zur Zeit von Laplace noch nicht bekannt war, dass sich nichts schneller bewegen kann als Licht in der Natur. Es ist unmöglich, Licht in der Leere zu überholen! Dies wurde von A Einstein in gegründet spezielle Theorie Relativitätstheorie bereits in unserem Jahrhundert. Daher war für P. Laplace der Stern, den er in Betracht zog, nur schwarz (nicht leuchtend), und er konnte nicht wissen, dass ein solcher Stern seine Fähigkeit verliert, in irgendeiner Weise mit der Außenwelt zu „kommunizieren“, irgendetwas zu „kommunizieren“ in ferne Welten über die Ereignisse, die darauf stattfinden ... Mit anderen Worten, er wusste noch nicht, dass es nicht nur ein „Schwarzes“ war, sondern auch ein „Loch“, in das man fallen konnte, aber es war unmöglich herauszukommen. Jetzt wissen wir, dass wenn Licht nicht aus einem bestimmten Raumbereich austreten kann, dies bedeutet, dass überhaupt nichts austreten kann, und wir nennen ein solches Objekt ein Schwarzes Loch.

Ein weiterer Grund, warum Laplace 'Argumentation nicht als streng angesehen werden kann, ist, dass er die Garvitationsfelder von enormer Stärke betrachtete, in denen fallende Körper auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden und das ausgehende Licht selbst verzögert werden kann, und gleichzeitig das Gesetz anwendete der Gravitation Newton.

A. Einstein hat gezeigt, dass für solche Felder Newtons Gravitationstheorie nicht anwendbar ist, und eine neue Theorie geschaffen, die sowohl für superstarke als auch für sich schnell ändernde Felder gilt (für die Newtons Theorie ebenfalls nicht anwendbar ist!). nannte es die allgemeine Relativitätstheorie. Es sind die Schlussfolgerungen dieser Theorie, die verwendet werden müssen, um die Möglichkeit der Existenz von Schwarzen Löchern zu beweisen und ihre Eigenschaften zu untersuchen.

Die allgemeine Relativitätstheorie ist eine erstaunliche Theorie. Es ist so tief und schlank, dass es bei jedem, der sie kennenlernt, ein Gefühl ästhetischen Vergnügens hervorruft. Die sowjetischen Physiker L. Landau und E. Lifshits nannten es in ihrem Lehrbuch "Feldtheorie" "die schönste aller existierenden physikalischen Theorien". Der deutsche Physiker Max Born sagte über die Entdeckung der Relativitätstheorie: "Ich bewundere ihn als Kunstwerk." Und der sowjetische Physiker V. Ginzburg schrieb, dass es "... ein Gefühl hervorruft, das dem ähnelt, das man erlebt, wenn man die herausragendsten Meisterwerke der Malerei, Skulptur oder Architektur betrachtet."

Zahlreiche Versuche einer populären Darstellung von Einsteins Theorie können natürlich einen allgemeinen Eindruck davon vermitteln. Aber um ehrlich zu sein, ist es genauso wenig wie die Freude, die Theorie selbst zu kennen, da sich die Bekanntschaft mit einer Reproduktion der "Sixtinischen Madonna" von der Erfahrung unterscheidet, die entsteht, wenn man das vom Genie Raphaels geschaffene Original betrachtet.

Und dennoch, wenn es keine Möglichkeit gibt, das Original zu bewundern, ist es möglich (und notwendig!), Die verfügbaren Reproduktionen kennenzulernen, bessere gute (und es gibt alle Arten).

Novikov I.D.

Wissenschaftliches Denken konstruiert manchmal Objekte mit solch paradoxen Eigenschaften, dass selbst die klügsten Wissenschaftler sich zunächst weigern, sie zu erkennen. Das anschaulichste Beispiel in der Geschichte der modernen Physik ist das langfristige mangelnde Interesse an Schwarzen Löchern. extreme Bedingungen das vor fast 90 Jahren vorhergesagte Gravitationsfeld. Sie galten lange Zeit als rein theoretische Abstraktion und glaubten erst in den 1960er und 70er Jahren an ihre Realität. Die Grundgleichung der Theorie der Schwarzen Löcher wurde jedoch vor über zweihundert Jahren abgeleitet.

John Michells Inspiration

Der Name von John Michell, Physiker, Astronom und Geologe, Professor an der Universität Cambridge und Pastor der Church of England, ging unter den Stars der englischen Wissenschaft des 18. Jahrhunderts völlig unverdient verloren. Michell legte den Grundstein für die Seismologie, die Wissenschaft der Erdbeben, führte eine hervorragende Untersuchung des Magnetismus durch und lange bevor Coulomb eine Torsionswaage erfand, die er für gravimetrische Messungen verwendete. 1783 versuchte er, zwei von Newtons großen Kreationen zu kombinieren - Mechanik und Optik. Newton betrachtete Licht als einen Strom winziger Teilchen. Michell schlug vor, dass leichte Körperchen wie gewöhnliche Materie den Gesetzen der Mechanik gehorchen. Die Konsequenz dieser Hypothese stellte sich als sehr nicht trivial heraus - Himmelskörper können sich in Lichtfallen verwandeln.

Wie hat Michell argumentiert? Eine Kanonenkugel, die von der Oberfläche eines Planeten abgefeuert wird, wird ihre Anziehungskraft nur dann vollständig überwinden, wenn ihre Anfangsgeschwindigkeit den Wert überschreitet, der jetzt als zweite kosmische Geschwindigkeit und Fluchtgeschwindigkeit bezeichnet wird. Wenn die Schwerkraft des Planeten so stark ist, dass die Fluchtgeschwindigkeit die Lichtgeschwindigkeit überschreitet, können die in den Zenit freigesetzten Lichtkörperchen nicht ins Unendliche gelangen. Das gleiche passiert mit reflektiertem Licht. Daher ist der Planet für einen sehr entfernten Beobachter unsichtbar. Michell berechnete den kritischen Wert des Radius eines solchen Planeten R cr in Abhängigkeit von seiner Masse M, reduziert auf die Masse unserer Sonne M s: R cr \u003d 3 km x M / M s.

John Michell glaubte seinen Formeln und nahm an, dass die Tiefen des Weltraums viele Sterne verbergen, die durch kein Teleskop von der Erde aus gesehen werden können. Später kam der große französische Mathematiker, Astronom und Physiker Pierre Simon Laplace zu demselben Ergebnis, einschließlich der ersten (1796) und zweiten (1799) Ausgabe seiner Exposition of the World System. Die dritte Ausgabe wurde jedoch 1808 veröffentlicht, als die meisten Physiker Licht bereits als Schwingungen des Äthers betrachteten. Die Existenz "unsichtbarer" Sterne widersprach der Wellentheorie des Lichts, und Laplace hielt es für das Beste, sie nicht zu erwähnen. In späteren Zeiten galt diese Idee als Kuriosität, die nur in Arbeiten zur Geschichte der Physik vorgestellt werden sollte.

Schwarzschild-Modell

Im November 1915 veröffentlichte Albert Einstein eine Gravitationstheorie, die er allgemeine Relativitätstheorie (GR) nannte. Diese Arbeit fand sofort einen dankbaren Leser in der Person seines Kollegen an der Berliner Akademie der Wissenschaften Karl Schwarzschild. Es war Schwarzschild, der als erster auf der Welt die allgemeine Relativitätstheorie zur Lösung eines bestimmten astrophysikalischen Problems verwendete und die Raum-Zeit-Metrik außerhalb und innerhalb eines nicht rotierenden kugelförmigen Körpers berechnete (der Vollständigkeit halber nennen wir ihn einen Stern). .

Aus Schwarzschilds Berechnungen folgt, dass die Schwerkraft eines Sterns die Newtonsche Struktur von Raum und Zeit nur dann nicht übermäßig verzerrt, wenn sein Radius viel größer ist als der gleiche Wert, den John Michell berechnet hat! Dieser Parameter wurde zuerst als Schwarzschild-Radius bezeichnet und wird jetzt als Gravitationsradius bezeichnet. Gemäß der allgemeinen Relativitätstheorie beeinflusst die Schwerkraft die Lichtgeschwindigkeit nicht, verringert jedoch die Frequenz der Lichtschwingungen im gleichen Verhältnis, wie sie die Zeit verlangsamt. Wenn der Radius des Sterns das 4-fache des Gravitationsradius beträgt, verlangsamt sich der Zeitfluss auf seiner Oberfläche um 15% und der Raum erhält eine spürbare Krümmung. Mit einem zweifachen Überschuss biegt es sich mehr und die Zeit verlangsamt seinen Lauf um 41%. Wenn der Gravitationsradius erreicht ist, stoppt die Zeit auf der Oberfläche des Sterns vollständig (alle Frequenzen werden auf Null gesetzt, die Strahlung wird eingefroren und der Stern wird gelöscht), aber die Krümmung des Raums dort ist immer noch begrenzt. Weit entfernt vom Stern ist die Geometrie immer noch euklidisch, und die Zeit ändert ihre Geschwindigkeit nicht.

Trotz der Tatsache, dass die Werte des Gravitationsradius für Michell und Schwarzschild gleich sind, haben die Modelle selbst nichts gemeinsam. In Michell ändern sich Raum und Zeit nicht, aber das Licht verlangsamt sich. Der Stern, dessen Größe kleiner als sein Gravitationsradius ist, scheint weiter, ist aber nur für einen nicht allzu weit entfernten Beobachter sichtbar. Für Schwarzschild ist die Lichtgeschwindigkeit absolut, aber die Struktur von Raum und Zeit hängt von der Schwerkraft ab. Ein Stern, der unter den Gravitationsradius fällt, verschwindet für jeden Beobachter, wo immer er sich befindet (genauer gesagt, er kann durch Gravitationseffekte, aber keinesfalls durch Strahlung erfasst werden).

Vom Unglauben zur Bestätigung

Schwarzschild und seine Zeitgenossen glaubten, dass solche seltsamen Weltraumobjekte in der Natur nicht existierten. Einstein selbst vertrat nicht nur diesen Standpunkt, sondern glaubte auch fälschlicherweise, dass es ihm gelungen war, seine Meinung mathematisch zu untermauern.

In den 1930er Jahren bewies der junge indische Astrophysiker Chandrasekhar, dass ein Stern, der Kernbrennstoff verbraucht, seine Hülle abwirft und sich nur dann in einen langsam abkühlenden weißen Zwerg verwandelt, wenn seine Masse weniger als das 1,4-fache der Sonnenmasse beträgt. Bald erkannte der Amerikaner Fritz Zwicky, dass Supernova-Explosionen extrem dichte Körper aus Neutronenmaterie produzieren. später kam Lev Landau zu dem gleichen Schluss. Nach der Arbeit von Chandrasekhar war es offensichtlich, dass nur Sterne mit einer Masse von mehr als dem 1,4-fachen der Sonnenmasse eine solche Entwicklung durchlaufen können. Daher stellte sich natürlich die Frage: Gibt es eine obere Massengrenze für Supernovae, die Neutronensterne zurücklassen?

In den späten 1930er Jahren stellte der zukünftige Vater der amerikanischen Atombombe, Robert Oppenheimer, fest, dass es wirklich eine solche Grenze gibt und einige Sonnenmassen nicht überschreitet. Eine genauere Beurteilung war damals nicht möglich; Es ist jetzt bekannt, dass die Massen der Neutronensterne im Bereich von 1,5 bis 3 M s liegen müssen. Aber selbst aus den ungefähren Berechnungen von Oppenheimer und seinem Doktoranden George Volkov folgte, dass die massereichsten Nachkommen von Supernovae keine Neutronensterne werden, sondern in einen anderen Zustand übergehen. 1939 bewiesen Oppenheimer und Hartland Snyder anhand eines idealisierten Modells, dass sich ein massiver kollabierender Stern auf seinen Gravitationsradius zusammenzieht. Aus ihren Formeln folgt tatsächlich, dass der Stern hier nicht aufhört, aber die Mitautoren von einer solch radikalen Schlussfolgerung Abstand genommen haben.

Die endgültige Antwort wurde in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts durch die Bemühungen einer ganzen Galaxie brillanter theoretischer Physiker, einschließlich sowjetischer, gefunden. Es stellte sich heraus, dass ein ähnlicher Zusammenbruch immer komprimiert den Stern "vollständig" und zerstört seine Substanz vollständig. Das Ergebnis ist eine Singularität, ein "Superkonzentrat" \u200b\u200bdes Gravitationsfeldes, das in einem unendlich kleinen Volumen geschlossen ist. Für ein festes Loch ist dies ein Punkt, für ein rotierendes ein Ring. Die Krümmung der Raum-Zeit und folglich die Gravitationskraft nahe der Singularität tendieren zur Unendlichkeit. Ende 1967 war der amerikanische Physiker John Archibald Wheeler der erste, der einen solchen endgültigen Sternenkollaps als Schwarzes Loch bezeichnete. Der neue Begriff verliebte sich in Physiker und begeisterte Journalisten, die ihn auf der ganzen Welt verbreiteten (obwohl die Franzosen ihn zunächst nicht mochten, da der Ausdruck trou noir zweifelhafte Assoziationen nahelegte).

Dort jenseits des Horizonts

Ein Schwarzes Loch ist keine Materie oder Strahlung. Mit einem gewissen Grad an Bildmaterial können wir sagen, dass dies ein sich selbst tragendes Gravitationsfeld ist, das sich in einem stark gekrümmten Bereich der Raumzeit konzentriert. Seine äußere Grenze wird durch eine geschlossene Fläche, einen Ereignishorizont, definiert. Wenn sich der Stern vor dem Zusammenbruch nicht gedreht hat, stellt sich heraus, dass diese Oberfläche eine regelmäßige Kugel ist, deren Radius mit dem Schwarzschild-Radius übereinstimmt.

Die physikalische Bedeutung des Horizonts ist sehr klar. Ein von seiner äußeren Umgebung gesendetes Lichtsignal kann unendlich weit gehen. Aber die von der inneren Region gesendeten Signale werden nicht nur den Horizont nicht überschreiten, sondern unweigerlich in die Singularität "fallen". Der Horizont ist die räumliche Grenze zwischen Ereignissen, die irdischen (und anderen) Astronomen bekannt werden können, und Ereignissen, über die unter keinen Umständen Informationen veröffentlicht werden.

Wie es "nach Schwarzschild" weit vom Horizont entfernt sein sollte, ist die Anziehungskraft eines Lochs umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung, so dass es sich für einen entfernten Beobachter als gewöhnlicher schwerer Körper manifestiert. Zusätzlich zur Masse erbt das Loch das Trägheitsmoment des kollabierten Sterns und seiner elektrische Ladung... Und alle anderen Eigenschaften des Vorgängersterns (Struktur, Zusammensetzung, Spektraltyp usw.) verschwinden in Vergessenheit.

Senden wir eine Sonde mit einem Radiosender an das Loch, der einmal pro Sekunde an Bord ein Signal gibt. Für einen entfernten Beobachter erhöhen sich die Zeitintervalle zwischen den Signalen, wenn sich die Sonde dem Horizont nähert - im Prinzip unbegrenzt. Sobald das Schiff den unsichtbaren Horizont überquert, wird es für die "Supra-Hole" -Welt vollständig geschlossen. Dieses Verschwinden ist jedoch nicht spurlos, da die Sonde dem Loch ihre Masse, Ladung und ihr Drehmoment verleiht.

Strahlung des Schwarzen Lochs

Alle Vorgängermodelle wurden ausschließlich auf Basis der allgemeinen Relativitätstheorie gebaut. Unsere Welt unterliegt jedoch den Gesetzen der Quantenmechanik, die Schwarze Löcher nicht ignorieren. Diese Gesetze verhindern, dass die zentrale Singularität als mathematischer Punkt betrachtet wird. In einem Quantenkontext ist sein Durchmesser durch die Planck-Wheeler-Länge gegeben, die ungefähr 10 bis 33 Zentimeter entspricht. In diesem Bereich gibt es keinen gewöhnlichen Raum mehr. Es ist allgemein anerkannt, dass das Zentrum des Lochs mit einer Vielzahl von topologischen Strukturen gefüllt ist, die gemäß den quantenwahrscheinlichen Gesetzen erscheinen und sterben. Die Eigenschaften eines solchen sprudelnden Quasispace, den Wheeler als Quantenschaum bezeichnete, sind noch wenig bekannt.

Das Vorhandensein einer Quantensingularität hängt direkt mit dem Schicksal materieller Körper zusammen, die tief in das Schwarze Loch fallen. Wenn Sie sich der Mitte des Lochs nähern, wird jedes Objekt aus derzeit bekannten Materialien durch Gezeitenkräfte zerkleinert und auseinandergerissen. Selbst wenn zukünftige Ingenieure und Technologen eine Art superstarker Legierungen und Verbundwerkstoffe mit beispiellosen Eigenschaften herstellen, sind sie alle zum Scheitern verurteilt: Schließlich gibt es in der Singularitätszone weder die übliche Zeit noch den üblichen Raum.

Betrachten Sie nun den Lochhorizont in einer quantenmechanischen Lupe. Der leere Raum - ein physisches Vakuum - ist eigentlich überhaupt nicht leer. Aufgrund der Quantenfluktuationen verschiedener Felder im Vakuum werden viele virtuelle Teilchen kontinuierlich geboren und zerstört. Da die Schwerkraft in der Nähe des Horizonts sehr stark ist, erzeugen ihre Schwankungen extrem starke Gravitationsstöße. Wenn neugeborene "Virtuelle" in solchen Bereichen beschleunigt werden, erhalten sie zusätzliche Energie und werden manchmal zu normalen langlebigen Partikeln.

Virtuelle Teilchen werden immer paarweise geboren, die sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen (dies ist nach dem Gesetz der Impulserhaltung erforderlich). Wenn die Gravitationsschwankung ein Partikelpaar aus dem Vakuum extrahiert, kann es vorkommen, dass eines außerhalb des Horizonts und das zweite (das Antiteilchen des ersten) im Inneren materialisiert wird. Das "innere" Teilchen fällt in das Loch, während das "äußere" Teilchen unter günstigen Bedingungen entweichen kann. Infolgedessen wird das Loch zu einer Strahlungsquelle und verliert daher Energie und damit Masse. Daher sind Schwarze Löcher grundsätzlich instabil.

Dieses Phänomen wird nach dem bemerkenswerten englischen theoretischen Physiker, der es Mitte der 1970er Jahre entdeckte, als Hawking-Effekt bezeichnet. Insbesondere Stephen Hawking hat bewiesen, dass der Horizont eines Schwarzen Lochs Photonen auf die gleiche Weise emittiert wie ein absolut schwarzer Körper, der auf eine Temperatur von T \u003d 0,5 x 10 -7 x M s / M erhitzt wird. Daraus folgt, dass wenn das Loch dünner wird, seine Temperatur steigt und die "Verdunstung" natürlich zunimmt. Dieser Prozess ist extrem langsam und die Lebensdauer eines Lochs der Masse M beträgt etwa 10 65 x (M / M s) 3 Jahre. Wenn seine Größe der Planck-Wheeler-Länge entspricht, verliert das Loch an Stabilität und explodiert, wobei dieselbe Energie freigesetzt wird wie bei der gleichzeitigen Explosion von einer Million Wasserstoffbomben mit zehn Megatonnen. Seltsamerweise ist die Masse des Lochs zum Zeitpunkt seines Verschwindens mit 22 Mikrogramm immer noch recht groß. Nach einigen Modellen verschwindet das Loch nicht spurlos, sondern hinterlässt ein stabiles Relikt derselben Masse, das sogenannte Maximon.

Maximon wurde vor 40 Jahren geboren - als Begriff und als physische Idee. 1965 schlug der Akademiker M.A. Markov vor, dass es eine Obergrenze für die Masse der Elementarteilchen gibt. Er schlug vor, diesen Grenzwert als Dimensionalität der Masse zu betrachten, die aus drei grundlegenden physikalischen Konstanten kombiniert werden kann - Plancks Konstante h, Lichtgeschwindigkeit C und Gravitationskonstante G (für diejenigen, die Details mögen: Dazu müssen Sie multiplizieren h und C, dividiere das Ergebnis durch G und extrahiere die Quadratwurzel). Dies sind die gleichen 22 Mikrogramm, die im Artikel erwähnt wurden. Dieser Wert wird als Planck-Masse bezeichnet. Aus den gleichen Konstanten ist es möglich, eine Größe mit der Längenabmessung (Planck-Wheeler-Länge 10 -33 cm) und mit der Zeitdimension (10 -43 Sek.) Zu konstruieren.
Markov ging in seinen Überlegungen weiter. Nach seiner Hypothese führt die Verdunstung eines Schwarzen Lochs zur Bildung eines "trockenen Rückstands" - eines Maximons. Markov nannte solche Strukturen elementare Schwarze Löcher. Inwieweit diese Theorie der Realität entspricht, ist noch offen. In jedem Fall wurden Analoga von Markov-Maximonen in einigen Schwarzlochmodellen wiederbelebt, die auf der Superstringtheorie basieren.

Die Tiefen des Raumes

Schwarze Löcher sind nach den Gesetzen der Physik nicht verboten, aber existieren sie in der Natur? Es wurden noch keine absolut strengen Beweise für das Vorhandensein mindestens eines solchen Objekts im Weltraum gefunden. Es ist jedoch sehr wahrscheinlich, dass in einigen binären Systemen die Quellen röntgen sind schwarze Löcher stellaren Ursprungs. Diese Strahlung sollte durch das Ansaugen der Atmosphäre eines gewöhnlichen Sterns durch das Gravitationsfeld des benachbarten Lochs entstehen. Wenn sich das Gas dem Ereignishorizont nähert, erwärmt es sich stark und emittiert Röntgenquanten. Mindestens zwei Dutzend Röntgenquellen gelten heute als geeignete Kandidaten für die Rolle der Schwarzen Löcher. Darüber hinaus legen die Daten der Sternstatistik nahe, dass es allein in unserer Galaxie etwa zehn Millionen Löcher stellaren Ursprungs gibt.

Schwarze Löcher können sich auch während der Gravitationsverdickung von Materie in galaktischen Kernen bilden. So entstehen gigantische Löcher mit einer Masse von Millionen und Milliarden Sonnenmassen, die aller Wahrscheinlichkeit nach in vielen Galaxien existieren. Anscheinend versteckt sich im Zentrum der Milchstraße ein Loch mit einer Masse von 3-4 Millionen Sonnenmassen, das von Staubwolken bedeckt ist.

Stephen Hawking kam zu dem Schluss, dass schwarze Löcher willkürlicher Masse unmittelbar nach dem Urknall geboren werden könnten, aus dem unser Universum hervorging. Primärlöcher mit einem Gewicht von bis zu einer Milliarde Tonnen sind bereits verdunstet, aber die schwereren können sich jetzt in den Tiefen des Weltraums verstecken und zu gegebener Zeit kosmische Feuerwerke in Form von starken Gammastrahlungsblitzen arrangieren. Solche Explosionen wurden jedoch bisher noch nie beobachtet.

Schwarzes Loch Fabrik

Ist es möglich, die Teilchen im Beschleuniger auf eine so hohe Energie zu beschleunigen, dass ihre Kollision ein Schwarzes Loch erzeugen würde? Auf den ersten Blick ist diese Idee einfach verrückt - die Explosion des Lochs wird alles Leben auf der Erde zerstören. Darüber hinaus ist es technisch nicht machbar. Wenn die Mindestmasse eines Lochs tatsächlich 22 Mikrogramm beträgt, beträgt sie in Energieeinheiten 10 28 Elektronenvolt. Diese Schwelle ist um 15 Größenordnungen höher als die Fähigkeiten des weltweit leistungsstärksten Beschleunigers, des Large Hadron Collider (LHC), der 2007 am CERN eingeführt wird.

Es ist jedoch möglich, dass die Standardschätzung der minimalen Lochmasse erheblich überschätzt wird. Dies ist auf jeden Fall das, was Physiker sagen und die Superstringtheorie entwickeln, die die Quantentheorie der Schwerkraft einschließt (obwohl alles andere als vollständig). Nach dieser Theorie hat der Raum nicht drei Dimensionen, sondern mindestens neun. Wir bemerken die zusätzlichen Dimensionen nicht, da sie in so kleinen Maßstäben zurückgeschleift sind, dass unsere Instrumente sie nicht wahrnehmen können. Die Schwerkraft ist jedoch allgegenwärtig und dringt in die verborgenen Dimensionen ein. Im dreidimensionalen Raum ist die Schwerkraft umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung und im neundimensionalen Raum - bis zum achten Grad. Daher nimmt in einer mehrdimensionalen Welt die Stärke des Gravitationsfeldes mit abnehmender Entfernung viel schneller zu als in einer dreidimensionalen. In diesem Fall nimmt die Planck-Länge um ein Vielfaches zu und die minimale Lochmasse fällt stark ab.

Die Stringtheorie sagt voraus, dass ein Schwarzes Loch mit einer Masse von nur 10 bis 20 g im neundimensionalen Raum geboren werden kann. Ungefähr dieselbe ist die berechnete relativistische Masse von Protonen, die im CERN-Superbeschleuniger beschleunigt werden. Nach dem optimistischsten Szenario kann jede Sekunde ein Loch erzeugt werden, das etwa 10 bis 26 Sekunden lang ist. Während des Verdampfungsprozesses werden alle Arten von Elementarteilchen geboren, die leicht zu registrieren sind. Das Verschwinden des Lochs führt zur Freisetzung von Energie, die nicht ausreicht, um ein Mikrogramm Wasser pro Tausendstel Grad zu erhitzen. Daher besteht die Hoffnung, dass der LHC zu einer Fabrik harmloser Schwarzer Löcher wird. Wenn diese Modelle korrekt sind, können solche Löcher Orbitaldetektoren der neuen Generation für kosmische Strahlung registrieren.

All dies gilt für stationäre Schwarze Löcher. Mittlerweile gibt es auch rotierende Löcher mit einer Reihe interessanter Eigenschaften. Die Ergebnisse der theoretischen Analyse der Strahlung von Schwarzen Löchern führten auch zu einem ernsthaften Überdenken des Entropiekonzepts, das ebenfalls eine gesonderte Diskussion verdient. Mehr dazu in der nächsten Ausgabe.

Ein Schwarzes Loch ist eine Region der Raum-Zeit, deren Anziehungskraft so groß ist, dass selbst Objekte, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, einschließlich der Lichtquanten selbst, sie nicht verlassen können. Die Grenze dieses Gebiets wird als Ereignishorizont bezeichnet, und seine charakteristische Größe ist der Gravitationsradius.

Die Idee eines "Schwarzen Lochs" entstand 1916, als der Physiker Schwarzschild Einsteins Gleichungen löste. Die Mathematik hat zu der seltsamen Schlussfolgerung über die Existenz kompakter Objekte geführt, um die sich ein Ereignishorizont mit interessanten Eigenschaften ergibt. Aber der Begriff "Schwarzes Loch" gab es damals noch nicht. Der Ereignishorizont ist ein Raumbereich, der ein Schwarzes Loch umgibt, in dem Materie diesen Bereich niemals verlassen und in das Schwarze Loch fallen kann. Licht kann immer noch die enorme Schwerkraft überwinden, die letzten Ströme aus der verschwundenen Materie senden, aber nur für kurze Zeit, bis die fallende Materie in die sogenannte Singularitätszone fällt, hinter der Karl Schwarzschild, der deutsche Astronom, einer der Begründer der theoretischen Astrophysik

In den 1930er Jahren entdeckte Chadwick das Neutron. Bald wurde eine Hypothese über die Existenz von Neutrinosternen aufgestellt, die sich bei großen Massen als instabil herausstellen und sich zu einem Zusammenbruch zusammenziehen. Es gab noch keinen Begriff "Schwarzes Loch". Erst in den späten 1960er Jahren sprach der Amerikaner John Wheeler "Schwarzes Loch" aus. Dies ist der Punkt im Raum, an dem Materie und Energie unter dem Einfluss von Gravitationskräften verschwinden. An diesem Ort sind die Gravitationskräfte so groß, dass alles, was sich in der Nähe befindet, buchstäblich angesaugt wird. Selbst Lichtstrahlen können von dort nicht entweichen, so dass das Schwarze Loch völlig unsichtbar ist. John Wheeler, amerikanischer Physiker.

Es ist möglich, ein "Schwarzes Loch" durch die spezifische Röntgenstrahlung zu erfassen, die beim Ansaugen von Materie erzeugt wird. In den 1970er Jahren zeichnete der amerikanische Satellit "Uhuru" (in einem der afrikanischen Dialekte - "Freiheit") eine bestimmte Röntgenstrahlung auf. Seitdem existiert das "Schwarze Loch" nicht nur in Berechnungen. Für diese Forschung erhielt Riccardo Giaconi 2002 den Nobelpreis. Riccardo Giacconi, amerikanischer Physiker italienischer Herkunft, 2002 Nobelpreisträger für Physik "für die Schaffung der Röntgenastronomie und die Erfindung des Röntgenteleskops"

Derzeit haben Wissenschaftler etwa tausend Objekte im Universum entdeckt, die als Schwarze Löcher klassifiziert sind. Insgesamt schlagen Wissenschaftler vor, dass es zig Millionen solcher Objekte gibt. Derzeit besteht die einzige zuverlässige Möglichkeit, ein Schwarzes Loch von einem Objekt eines anderen Typs zu unterscheiden, darin, die Masse und Größe des Objekts zu messen und seinen Radius mit dem Gravitationsradius zu vergleichen, der durch die Formel \u003d gegeben ist, wobei G die Gravitationskonstante ist , M ist die Masse des Objekts, c - Supermassive Schwarze Löcher die Lichtgeschwindigkeit. Überwachsene sehr große Schwarze Löcher bilden die Kerne der meisten Galaxien. Unter ihnen befindet sich das massive Schwarze Loch im Kern unserer Galaxie - Schütze A *, das der Sonne am nächsten liegende supermassereiche Schwarze Loch ist. Gegenwärtig wird die Existenz von Schwarzen Löchern auf Stern- und Galaktikskala von den meisten Wissenschaftlern durch astronomische Beobachtungen als zuverlässig belegt angesehen. Amerikanische Astronomen haben herausgefunden, dass die Massen der supermassiven Schwarzen Löcher erheblich unterschätzt werden können. Die Forscher fanden heraus, dass die Masse des zentralen Schwarzen Lochs wie die des Radio-Galaxien-Malers sein muss, damit sich die Sterne in der Galaxie M87 (die sich in einer Entfernung von 50 Millionen Lichtjahren von der Erde befindet) bewegen können A, ein 300.000 Lichtjahre langer Röntgenstrahl (blau), der von ausgeht

Erkennung von supermassiven Schwarzen Löchern Der zuverlässigste Beweis ist die Existenz von supermassiven Schwarzen Löchern in den zentralen Regionen von Galaxien. Die Auflösung von Teleskopen reicht heute nicht mehr aus, um Raumregionen in der Größenordnung des Gravitationsradius eines Schwarzen Lochs zu unterscheiden. Es gibt viele Möglichkeiten, die Masse und die ungefähren Abmessungen eines supermassiven Körpers zu bestimmen, aber die meisten basieren auf der Messung der Eigenschaften der Umlaufbahnen von Objekten, die sich um sie drehen (Sterne, Funkquellen, Gasscheiben). Im einfachsten und ziemlich häufigen Fall tritt das Orbital in Kepler-Bahnen auf, was durch die Proportionalität der Rotationsgeschwindigkeit des Satelliten zur Quadratwurzel der Semi-Major-Achse der Umlaufbahn belegt wird. In diesem Fall wird die Masse des Zentralkörpers nach einer bekannten Formel gefunden.

Astronomen der Ohio University behaupteten kürzlich, dass der ungewöhnliche Doppelkern in der Andromeda-Galaxie auf eine Ansammlung von Sternen zurückzuführen ist, die in elliptischen Bahnen um ein massives Objekt kreisen, höchstwahrscheinlich ein Schwarzes Loch. Solche Schlussfolgerungen wurden auf der Grundlage von Daten gezogen, die unter Verwendung des Hubble-Weltraumteleskops erhalten wurden. Der Doppelkern von Andromeda wurde erstmals in den 70er Jahren entdeckt, aber erst Mitte der 90er Jahre wurde die Theorie der Schwarzen Löcher aufgestellt.

Die Idee, dass Schwarze Löcher in galaktischen Kernen existieren, ist nicht neu.

Es gibt sogar allen Grund zu der Annahme, dass die Milchstraße - die Galaxie, zu der die Erde gehört - ein großes Schwarzes Loch in ihrem Kern hat, dessen Masse das 3-Millionen-fache der Masse der Sonne beträgt. Es ist jedoch einfacher, den Kern der Andromeda-Galaxie zu erkunden, der sich in einer Entfernung von 2 Millionen Lichtjahren von uns befindet, als den Kern unserer Galaxie, zu dem das Licht nur 30.000 Jahre braucht - Sie können den Wald nicht sehen hinter den Bäumen.

Wissenschaftler simulieren Kollisionen mit Schwarzen Löchern

Anwendung der numerischen Modellierung auf Supercomputern zur Klärung der Natur und des Verhaltens von Schwarzen Löchern zur Untersuchung von Gravitationswellen.

Zum ersten Mal simulierten Wissenschaftler des Instituts für Gravitationsphysik (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik), auch bekannt als "Albert-Einstein-Institut" in Holm, einem Vorort von Potsdam (Deutschland), die Fusion zweier Schwarzer Löcher. Die geplante Erfassung von Gravitationswellen, die von den beiden verschmelzenden Schwarzen Löchern emittiert werden, erfordert eine vollständige 3D-Simulation auf Supercomputern.

Die Dichte der Schwarzen Löcher ist so groß, dass sie überhaupt kein Licht reflektieren oder emittieren - weshalb sie so schwer zu erkennen sind. In einigen Jahren hoffen die Wissenschaftler jedoch auf eine signifikante Verschiebung in diesem Bereich.

Die Gravitationswellen, die den Raum buchstäblich ausfüllen, können zu Beginn des nächsten Jahrhunderts mit neuen Mitteln erfasst werden.

Wissenschaftler unter der Leitung von Professor Ed Seidel bereiten numerische Simulationen für solche Studien vor, mit denen Beobachter die von Schwarzen Löchern erzeugten Wellen zuverlässig erfassen können. "Kollisionen von Schwarzen Löchern sind eine der Hauptquellen für Gravitationswellen", sagte Professor Seidel, der leitete letzten Jahren erfolgreiche Forschung in der Simulation von Gravitationswellen, die bei der Zerstörung von Schwarzen Löchern bei direkten Kollisionen auftreten.

Das Zusammenspiel zweier spiralförmiger Schwarzer Löcher und ihre Verschmelzung sind jedoch häufiger als direkte Kollisionen und in der Astronomie wichtiger. Solche tangentialen Kollisionen wurden zuerst von Bernd Brugman vom Albert Einstein Institut berechnet.

Zu diesem Zeitpunkt war er jedoch aufgrund mangelnder Rechenleistung nicht in der Lage, so wichtige Details wie die genaue Spur der emittierten Gravitationswellen zu berechnen, die wichtige Informationen über das Verhalten von Schwarzen Löchern bei Kollisionen enthält. Brugman veröffentlichte die neuesten Ergebnisse im International Journal of Modern Physics.

Bei seinen ersten Berechnungen verwendete Brugman den Origin 2000-Server des Instituts. Er umfasst 32 separate Prozessoren, die parallel ausgeführt werden, mit einer kombinierten Spitzenleistung von 3 Milliarden Vorgängen pro Sekunde. Und im Juni dieses Jahres arbeitete bereits ein internationales Team von Brugman, Seidel und anderen am National Center for Supercomputing Applications (NCSA) mit dem viel leistungsstärkeren Origin 2000-Supercomputer mit 256 Prozessoren. Zur Gruppe gehörten auch Wissenschaftler aus

Die Universität St. Louis (USA) und vom Forschungszentrum Konrad-Zuse-Zentrum in Berlin. Dieser Supercomputer lieferte die ersten detaillierten Simulationen von Tangentialkollisionen ungleicher Massen von Schwarzen Löchern sowie deren Rotationen, die Brugman zuvor untersucht hatte. Werner Benger vom Konrad-Zuse-Zentrum hat es sogar geschafft, ein atemberaubendes Bild des Kollisionsprozesses zu reproduzieren. Es wurde gezeigt, wie "schwarze Monster" mit Massen von ein bis mehreren hundert Millionen Sonnenmassen verschmolzen und Gravitationswellen erzeugt wurden, die bald mit speziellen Mitteln entdeckt werden konnten.

Eines der wichtigsten Ergebnisse davon forschungsarbeit war die Entdeckung einer enormen Energie, die bei der Kollision von Schwarzen Löchern in Form von Gravitationswellen emittiert wurde. Wenn zwei Objekte mit Massen, die 10 und 15 Sonnenmassen entsprechen, näher als 30 Meilen zueinander kommen und kollidieren, entspricht die Menge der Gravitationsenergie 1% ihrer Masse. "Dies ist tausendmal mehr als die gesamte Energie, die unsere Sonne in den letzten fünf Milliarden Jahren freigesetzt hat." - bemerkte Brugman. Da die meisten größeren Kollisionen im Universum sehr weit von der Erde entfernt auftreten, sollten die Signale in dem Moment, in dem sie die Erde erreichen, sehr schwach werden.

Der Bau mehrerer hochpräziser Detektoren begann weltweit.

Eines davon, das vom Max-Planck-Institut im Rahmen des deutsch-britischen Projekts "Geo 600" entworfen wurde, ist ein Laserinterferometer mit einer Länge von 1,2 km. Wissenschaftler hoffen, die Parameter kurzer Gravitationsstörungen messen zu können, die auftreten, wenn Schwarze Löcher kollidieren, aber sie erwarten nur eine solche Kollision pro Jahr und in einer Entfernung von etwa 600 Millionen Lichtjahren. Computermodelle werden benötigt, um Beobachtern zuverlässige Informationen über die Erkennung von Wellen zu liefern, die von Schwarzen Löchern erzeugt werden. Mit der Weiterentwicklung der Simulationsfunktionen auf Supercomputern stehen die Wissenschaftler vor einer neuen Art der experimentellen Physik.

Astronomen sagen, sie kennen den Standort von vielen tausend Schwarzen Löchern, aber wir sind nicht in der Lage, mit ihnen auf der Erde zu experimentieren. "Nur in einem Fall können wir die Details untersuchen und ihr numerisches Modell in unseren Computern konstruieren und beobachten", erklärte Professor Bernard Schutz, Direktor des Albert-Einstein-Instituts. "Ich glaube, dass das Studium der Schwarzen Löcher im ersten Jahrzehnt des nächsten Jahrhunderts ein zentrales Thema für die Forschung der Astronomen sein wird."

Mit einem Begleitstern können Sie Staub von einer Supernova sehen.

Schwarze Löcher können nicht direkt gesehen werden, aber Astronomen können Beweise für ihre Existenz sehen, wenn Gase auf einen Begleitstern ausgestoßen werden.

Wenn Dynamit detoniert wird, dringen winzige Trümmer des Sprengstoffs tief in nahegelegene Objekte ein und hinterlassen so unauslöschliche Hinweise auf eine Explosion.

Astronomen haben einen ähnlichen Abdruck auf einem Stern gefunden, der ein Schwarzes Loch umkreist, und glauben, dass dies ein Schwarzes Loch ist ehemaliger Stern, das so stark zusammenbrach, dass selbst Licht seine Gravitationskraft nicht überwinden kann, war das Ergebnis einer Supernova-Explosion.

Das Licht in der Dunkelheit.

Zu diesem Zeitpunkt haben Astronomen Supernova-Explosionen beobachtet und an ihrer Stelle entdeckte Objekte entdeckt, die ihrer Meinung nach schwarze Löcher sind. Die neue Entdeckung ist der erste echte Beweis für eine Verbindung zwischen einem Ereignis und einem anderen. (Schwarze Löcher können nicht direkt gesehen werden, aber ihre Anwesenheit kann manchmal anhand der Wirkung ihres Gravitationsfeldes auf nahegelegene Objekte beurteilt werden.

Das Stern-Schwarz-Loch-System mit der Bezeichnung GRO J1655-40 liegt ungefähr 10.000 Lichtjahre entfernt in unserer Milchstraße. Es wurde 1994 entdeckt und erregte die Aufmerksamkeit von Astronomen mit starken Röntgenstrahlen und dem Beschuss von Radiowellen, als das Schwarze Loch Gase auf einen 7,4 Millionen Meilen entfernten Begleitstern drückte.

Forscher aus Spanien und Amerika begannen, den Begleitstern genau zu untersuchen, da sie glaubten, dass er Spuren hinterlassen hatte, die auf die Bildung eines Schwarzen Lochs hinweisen.

Es wird angenommen, dass sterngroße Schwarze Löcher die Körper großer Sterne sind, die einfach auf diese Größe geschrumpft sind, nachdem sie ihren gesamten Wasserstoffbrennstoff verbraucht haben. Aber aus Gründen, die noch nicht verstanden wurden, verwandelt sich der sterbende Stern in eine Supernova, bevor er explodiert.

Beobachtungen des GRO J1655-40-Systems im August und September 1994 ermöglichten die Aufzeichnung, dass die ausgestoßenen Gasströme eine Geschwindigkeit von bis zu 92% der Lichtgeschwindigkeit hatten, was teilweise das Vorhandensein eines Schwarzen Lochs dort bewies.

Sternenstaub.

Wenn sich Wissenschaftler nicht irren, wurden einige der explodierten Sterne, die wahrscheinlich 25-40-mal größer als unsere Sonne sind, zu überlebenden Satelliten.

Dies sind genau die Daten, die Astronomen gefunden haben.

Die Atmosphäre des Begleitsterns enthielt überdurchschnittlich hohe Konzentrationen an Sauerstoff, Magnesium, Silizium und Schwefel - schwere Elemente, die nur in großen Mengen bei Temperaturen von mehreren Milliarden Grad erzeugt werden können, die während einer Supernova-Explosion erreicht werden. Dies war der erste Beweis, der die Gültigkeit der Theorie bestätigt, dass einige Schwarze Löcher zuerst als Supernovae auftraten, da das, was sie sahen, nicht von dem Stern geboren werden konnte, den Astronomen beobachteten.