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Schwarzes Loch | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Schwarze Löcher können als Endzustand eines Sternes bei einer Supernova (Explosion eines Sternes) entstehen. Andere Endzustände von Sternen sind Weiße Zwerge und Neutronensterne. Ein Schwarzes Loch ist ein Objekt mit der Masse des Sterns, allerdings mit wesentlich kleinerer Ausdehnung als ein Stern. Ein so entstandenes Schwarzes Loch bezeichnet man stellares Schwarzes Loch. Ein Teil der Masse des ursprünglichen Sterns wird bei der Supernova-Explosion weggeschleudert, der Rest wird komprimiert, so dass der Umfang deutlich kleiner ist als zuvor. Dabei wird die Dichte des neuen Körpers unglaublich erhöht und die Anziehungskraft (Gravitation) steigt dermaßen an, dass die Fluchtgeschwindigkeit, die ein Körper aufbringen müsste, um das Gravitationsfeld dieses Objekts zu überwinden, größer als die Lichtgeschwindigkeit wäre. Laut der Speziellen Relativitätstheorie ist das Überschreiten der Lichtgeschwindigkeit (im Vakuum) nicht möglich. Das bedeutet, dass nichts, also auch kein Licht, das Gravitationsfeld dieses Objekts überwinden kann. Die Größe eines nichtrotierenden Schwarzen Lochs wird durch den Schwarzschildradius angegeben, der proportional zur Masse des Loches ist. Jedem Teilchen innerhalb dieses Umkreises ist es unmöglich, ihn wieder zu verlassen. Auch elektromagnetische Strahlen können ein Schwarzes Loch nicht verlassen. Buch-Tipp: DSA4-Grundregelwerke (Ulisses): Wege des Schwertes. DSA-Kampfregeln: 2 Ein Pflichtkauf Bei Wege des Schwertes handelt es sich um DAS Grundregelwerk für das Schwarze Auge. Zusammen mit Wege der Helden bildet es den Grundstock für Abenteuer in der Welt Aventurien. Es enthält die Regeln zu dem Einsatz von Talenten, die Kampfregeln, allgemeine Regeln und die Regeln zu dem Steigern. Schön ist das in diesem Buch wirklich mal... |
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Man unterscheidet stellare Schwarze Löcher (stellar black hole), supermassereiche Schwarze Löcher (supermassive black hole) und primordiale Schwarze Löcher: Buch-Tipp: Das Schwarze Auge - Basisregelwerk. DSA-Regelwerk / DSA-Hardcover Restlos begeistert Ich habe mir den Grundband zugelegt, um meine Sammelleidenschaft zu befriedigen - aber ich werde ihn nochmal lesen. Reich und schön bebildert, mit einigen Anregungen, die ich als DSA-Spieler mit rund 15 Jahren Erfahrung längst schon wieder vergessen hatte, bietet das Buch echten Mehrwert. Es wäre zu begrüßen, wenn "Wege der... |
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Stellare Schwarze Löcher sind eine Folge der Sternentwicklung: Während massearme Sterne, wie unsere Sonne, ihr Leben recht unspektakulär als auskühlender Sternenrest beenden (als so genannter Weißer Zwerg), sieht das bei Sternen, die die vielfache Masse unserer Sonne haben anders aus: Sie explodieren am Ende ihres Lebens als Supernova und der übrig bleibende Sternenrest kann zu einem Schwarzen Loch kollabieren. Diese Schwarzen Löcher haben etwa acht bis 15 Mal die Masse unserer Sonne. Buch-Tipp: Das Schwarze Buch der Geheimnisse Spannend und faszinierend! Der Junge Ludlow hat schreckliche, herzlose Eltern, die ihn prügeln und sogar seine Zähne verkaufen wollen. So bleibt Ludlow ca. die Flucht aus der Stadt. Er hängt sich an eine Kutsche und gelangt in ein Dorf, im ewiger Winter zu herrschen scheint. Dort lernt der Junge den Pfandleiher Joe Zabbidou kennen, der ein... |
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Mittelschwere Schwarze Löcher sind möglicherweise die Folge von Sternenkollisionen. Ihre Existenz ist noch nicht sicher erwiesen, allerdings veröffentlichten Forscher Anfang 2004 Ergebnisse einer Behandlungen von Nachbargalaxien mit dem Weltraumteleskop Chandra, in der sie Hinweise auf Mittelschwere Schwarze Löcher fanden. Buch-Tipp: Das schwarze Blut. wie aus dem Jäger der Gejagte wird Als Mark, ein von seiner bewegten Vergangenheit gekennzeichneter Journalist, von der Verhaftung Jaques Reverdi's in Malaysia erfährt und beginnt, die Hintergründe der Taten des ehemaligen Tauchweltmeisters und Aussteigers zu recherchieren, meint er ein Muster zu erkennen, das sich über Jahre durch mehrere südostasiatische... |
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Supermassereiche Schwarze Löcher können die millionen- bis milliardenfache Masse unserer Sonne haben und finden sich vermutlich in den Zentren der meisten Galaxien. Wie sie entstanden sind und wie ihre Entstehung mit der Entwicklung der Galaxien zusammenhängt ist Gegenstand aktueller Forschung. Buch-Tipp: Das schwarze Blut. 6 CDs wie aus dem Jäger der Gejagte wird Als Mark, ein von seiner bewegten Vergangenheit gekennzeichneter Journalist, von der Verhaftung Jaques Reverdi's in Malaysia erfährt und beginnt, die Hintergründe der Taten des ehemaligen Tauchweltmeisters und Aussteigers zu recherchieren, meint er ein Muster zu erkennen, das sich über Jahre durch mehrere südostasiatische... |
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Neben solchen durch Supernovae entstandenen Schwarzen Löchern, könnte es aber auch so genannte primordiale Schwarze Löcher geben. Das sind Schwarze Löcher, die sich, ohne eine Supernova, als "Raumverwerfungen" bereits in dem Urknall gebildet haben. Buch-Tipp: Der kleine Drache Kokosnuss und der schwarze Ritter So schön wie die Bücher. . . Das Hörspiel dreht sich (ganz getreu dem Buch) um Kokosnuss und dem Kampf gegen den schwarzen Ritter.
Kokosnuss Onkel ist an der Reihe mit seiner Wache beim großen Apfelbaum.
Am Schoße des Berges, wo der Baum steht, gibt es eine Burg, dessen Einwohner seit ewigen Zeiten versuchen den Baum zu fällen und als Kokosnuss... |
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Man geht heute davon aus, dass viele Spiralgalaxien, unsere eigene Milchstraße eingeschlossen, in ihrem Zentrum ein supermassives Schwarzes Loch haben. Die hohe Leuchtkraft der Quasare wird auf Strahlung zurückgeführt, die Materie beim Sturz in ein Schwarzes Loch abgibt. Eine direkte Beobachtung von Schwarzen Löchern ist, da sie selbst keine Strahlung abgeben, problematisch. Die um Schwarze Löcher erwarteten Akkretionsscheiben sollten allerdings klar erkennbare Strahlung abgeben. Mit der Fertigstellung von Gravitationsteleskopen sollte es möglich werden, die Geburt Schwarzer Löcher zu beobachten. Buch-Tipp: Der schwarze Grat Fesselnder und tabuloser Roman über die Lebensgeschichte eines schwäbischen Mittelstandsunternehmen Dieses Buch fällt etwas aus dem Rahmen dessen, was wir bisher in unserem Literatur-Kompass vorgestellt haben. Denn es handelt sich um einen Roman, nicht um ein Sachbuch - jedenfalls keines in dem strengen Sinne.
Es geht um die Lebensgeschichte eines... |
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Trotz ihrer Merkmale, alles zu verschlucken, haben Schwarze Löcher dazu beigetragen, dass das Universum seine gegenwärtigen Merkmalen besitzt. Nach dem Urknall entstanden aus den Gaswolken die ersten, wahrscheinlich sehr massiven Sterne, die nach kurzer Zeit (einige 100 Millionen Jahre) per Supernova explodierten. Durch diese Supernovae wurde zu dem einen Material in das Weltall verstreut, zu dem anderen durch die Druckwellen benachbarte Gaswolken komprimiert, so dass dort neue Sterne entstanden. Die ersten Schwarzen Löcher zogen Materie an, und wurden zu den ersten Quasaren, die sich dann weiter (eventuell nach Verschmelzen mehrerer Schwarzer Löcher) zu den Mittelpunkten von Spiralgalxien entwickelten. Eine solche Spiralgalaxis ist unsere Milchstraße. Buch-Tipp: Die Abenteuer des Anselm Wüßtegern, Das Schwarze Loch Wissenschafts-Comics vom Feinsten! Sterne haben ihre Lebensläufe. Sie entstehen, strahlen, ziehen sich dabei zusammen und enden als weiße Zwerge, als Neutronensterne oder als schwarze Löcher. Noch hat niemand ein schwarzes Loch beobachten können, aber es läßt sich errechnen, daß die Merkmale eines solchen Gebildes faszinierend sein müßten:... |
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Buch-Tipp: Die schwarze Serie, Audio-CDs, Tl.3 : Der Fluch von Loch Ness, 2 Audio-CDs Hörspiel der Extraklasse Dieses Hörspiel ist ein absolutes Highlight seines Genres. Bekannte Sprecher, die eine hervorragende Leistung abliefern, eine gute Story, spannend und mit augenzwinkerndem Humor, dazu sehr gelungene Geräusche und natürlich die Musik, mit der sich die Macher von Maritim selbst übertroffen haben, machen den Fluch von Loch... |
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Formell ergibt sich ein Schwarzes Loch als spezielle Vakuum-Lösung der allgemeinen Relativitätstheorie, der so genannten Schwarzschild-Lösung (nach Karl Schwarzschild, der diese Lösung gefunden hat), beziehungsweise für rotierende und elektrisch geladene Schwarze Löcher aus der Kerr-Newman-Lösung. "Vakuumlösung" bedeutet hierbei, dass das Schwarze Loch aus nichts anderem besteht als aus leerem Raum, der allerdings stark gekrümmt ist. In der Mitte des Schwarzen Loches befindet sich allerdings eine Singularität, das bedeutet, dass an dieser Stelle die Gleichungen der Relativitätstheorie versagen. Die ganze Masse des Schwarzen Loches ist in einem Punkt ohne Ausdehnung konzentriert. Nach heutigem Stand des Wissens kann dies zustande kommen, weil die Gravitation in einem Schwarzen Loch so groß ist, dass keine der anderen drei Grundkräfte der Physik der Komprimierung entgegenwirken kann. Die gesamte Materie stürzt in sich zusammen und konzentriert sich in der Singularität. Aus diesem Grund ist die Dichte der Singularität unendlich. Die Grenze, bei der auf der einen Seite noch Licht entweichen kann, auf der anderen Seite nicht mehr, heißt Ereignishorizont oder Schwarzschild-Singularität. Da ein nicht-rotierendes Schwarzes Loch von außen gesehen kugelförmig ist, hat auch der Ereignishorizont die Form einer Kugeloberfläche. Der Radius dieser Kugel ist der Schwarzschildradius. Die Schwarzschild-Singularität ist jedoch keine echte Singularität, sondern ca. eine Koordinatensingularität (vergleichbar dem Nordpol, an dem ebenfalls eine Koordinatensingularität auftritt, ohne dass jemand, der den Nordpol überquert, irgendetwas besonderes merken würde). Für rotierende und/oder geladene Schwarze Löcher ist der Ereignishorizont nicht mehr kugelförmig, und seine Größe ist auch nicht mehr durch den Schwarzschildradius gegeben. Rotierende Schwarze Löcher haben zudem außerhalb des Horizonts einen Bereich (Ergosphäre genannt), im es einem Objekt nicht möglich ist, nicht zu rotieren. Der Ereignishorizont wird, bei Sternen, die zu schwarzen Löchern kollabierten, von Lichtstrahlen begrenzt. Diese Lichtstrahlen sind die letzten, die noch nicht von der Gravitation des schwarzen Loches eingesaugt wurden. Man kann sie allerdings nicht sehen, da sie sich ständig in dem Kreis um das schwarze Loch bewegen. Buch-Tipp: Die schwarze Serie, Cassetten, Tl.3 : Der Fluch von Loch Ness, 1 Cassette Hörspiel der Extraklasse Dieses Hörspiel ist ein absolutes Highlight seines Genres. Bekannte Sprecher, die eine hervorragende Leistung abliefern, eine gute Story, spannend und mit augenzwinkerndem Humor, dazu sehr gelungene Geräusche und natürlich die Musik, mit der sich die Macher von Maritim selbst übertroffen haben, machen den Fluch von Loch... |
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Für Schwarze Löcher folgen aus der Allgemeinen Relativitätstheorie Gesetze, die auffallend jenen der Thermodynamik gleichen. Es gelten in dem einzelnen die folgenden Gesetze: Der Erste Hauptsatz der "Schwarzloch-Dynamik" ist, wie in der Thermodynamik (und aller anderen nichtrelativistischen Theorien), die Erhaltung der Energie. Zusätzlich gelten auch die anderen Erhaltungssätze der Mechanik und Elektrodynamik: Neben der Energie sind Impuls, Drehimpuls und Ladung erhalten. Der Zweite Hauptsatz der "Schwarzloch-Dynamik" – von Stephen W. Hawking entdeckt – besagt, dass die Summe der Flächen der Ereignishorizonte niemals abnehmen kann, egal, was mit den Schwarzen Löchern passiert. Dies gilt nicht nur, wenn Materieins 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. |
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Quantentheoretische Überlegungen, die zuerst von Hawking durchgeführt wurden, zeigen, dass bei Berücksichtigung quantenmechanischer Effekte in der Schwarzschild-Metrik auch ein Schwarzes Loch Strahlung abgeben müsste, die so genannte Hawking-Strahlung. Diese Strahlung müsste gerade das Spektrum eines schwarzen Strahlers haben, wobei die Temperatur der Strahlung mit wachsender Masse des Schwarzen Loches sinkt. Große Schwarze Löcher, wie sie aus Supernova entstehen, haben dadurch eine so kleine Strahlung, dass diese in dem Universum nicht nachweisbar ist. Kleine Schwarze Löcher hingegen haben nach dieser Theorie eine deutliche Wärmestrahlung, was dazu führt, dass ihre Masse rasch abnimmt. Da dadurch ihre Strahlung weiter ansteigt, zerstrahlt so ein kleines Loch in relativ kurzer Zeit völlig. Dies ist von Bedeutung für die bereits erwähnten primordialen Schwarzen Löcher: Da diese generell sehr klein sind, könnten sie bereits zerstrahlt sein. Durch die dabei entstandene charakteristische Strahlung könnte man solche Löcher nachweisen. Andersherum gibt die Tatsache, dass man diese Strahlung bisher nicht gesehen hat, eine Obergrenze für ihre Anzahl. Als möglicher Entstehungsmechanismus gilt spontane Elektron-Positron-Paarbildung in dem Vakuum, die als Konsequenz der Heisenbergschen Unschärferelation bezüglich Zeit und Energie, und damit über E=mc² auch einer entsprechenden Masse, für hinreichend kurze Zeiträume möglich ist. Geschieht sie in unmittelbarer Nachbarschaft des Schwarzen Loches, so kann eines der Teilchen hineinstürzen und damit eine potenzielle Energie freisetzen, die für eine Paarbildung inkl. das Hinauskatapultierens des anderen Teilchens aus dem Gravitationsfeld ausreicht. Als Folge des enormen Verlusts von potenzieller Energie durch das hineinstürzende Teilchens nimmt dabei die Masse des Schwarzen Loches wider Erwarten nicht zu sondern sogar ab. Die Hawking-Strahlung bedeutet eine Verletzung des zweiten Hauptsatzes der Schwarzloch-Dynamik, da die Strahlung die Masse – und damit die Horizontfläche – des Schwarzen Loches verringert. Allerdings wird gleichzeitig eine entsprechende Menge Entropie abgegeben (eben in Form thermischer Strahlung), was einen tieferen Zusammenhang zwischen beiden Größen nahelegt. Allerdings beruht die Vorhersage der Hawking-Strahlung auf der Kombination von Effekten der Quantenmechanik und der Allgemeinen Relativitätstheorie. Da eine Vereinheitlichung der beiden Theorien bisher nicht gelungen ist, sind solche Vorhersagen stets mit einer gewissen Unsicherheit behaftet. |
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Für ein Schwarzes Loch gilt das No-Hair-Theorem (Schwarze Löcher haben keine Haare) von John Wheeler. Er nimmt an, das Schwarze Loch sei vollständig charakterisiert durch Masse, elektrische Ladung und Drehmoment. Weitere Informationen aus dem Inneren seien nicht zu erhalten, auch nicht durch die Hawking-Strahlung. Roger Penrose dagegen nimmt an, dass immerhin gewisse Informationen zusätzlich nach außen dringen können. Auf der 17ten "International Conference on General Relativity and Gravitation" (18.-23.07.2004) in Dublin hat Hawking seine frühere Meinung revidiert und meint nun, dass Schwarze Löcher doch Haare haben könnten und Informationen nach außen dringen könnten. 1 (http://story.news.yahoo.com/news?tmpl=story&u=/nm/20040715/sc_nm/science_hawking_dc_1) |
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· Letzte Counteraktualisierung erfolgte am 13.05.2008 um 00:39:37
· Diese Seite wurde zuletzt geändert um 16:48, 26. Sep 2004.
· Letzte Portalaktualisierung erfolgte um 08:00:00 GMT, 25.02.2008