Astronomie

Wie lange würde ein Schwarzes Loch mit der Masse unserer Sonne brauchen, um unser Sonnensystem zu verschlucken?

Wie lange würde ein Schwarzes Loch mit der Masse unserer Sonne brauchen, um unser Sonnensystem zu verschlucken?


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Wenn anstelle der Sonne ein hypothetisches Schwarzes Loch mit der Masse unserer Sonne erscheinen würde. Wie lange würde es dauern, bis unser gesamtes Sonnensystem (alles in unserer Heliosphäre) von diesem Schwarzen Loch verschluckt wird?


Es ist ein weit verbreiteter Irrglaube zu glauben, dass Schwarze Löcher per Definition alles um sie herum aufsaugen, als ob die Tatsache, dass sie Schwarze Löcher sind, ihnen einen anderen Gravitationseinfluss verlieh als der von jedem anderen Objekt mit einer ähnlichen Masse.

Der Hauptunterschied zwischen der Sonne und einem Schwarzen Loch mit Sonnenmasse ist die Dichte. Die Sonne würde eine Sonnenmasse in einer Kugel mit 1,3 Millionen km Durchmesser enthalten, während der Schwarzschilddurchmesser eines schwarzen Lochs mit Sonnenmasse unter 6 km liegen würde. Aber die Masse ist immer noch die gleiche. Werfen Sie einen Blick auf Newtons universelles Gravitationsgesetz:

$F = -Gfrac{m_1m_2}{r^2}$

Wie Sie sehen, hängt die Gravitationskraft von den Massen der beiden wechselwirkenden Körper ab. $m_1$ und $m_2$ (zum Beispiel Sonne und Erde), hängt jedoch in keiner Weise von der Dichte der Körper ab, daher hat die Wechselwirkung sowohl in der Sonne als auch in den Szenarien des Schwarzen Lochs mit Sonnenmasse genau das gleiche Verhalten. Die Planeten würden weiterhin um den Schwerpunkt des Sonnensystems kreisen, als ob die Sonne dort wäre.

Offensichtlich würden neben dem Einfluss der Gravitation viele schreckliche Folgen eintreten. Das Fehlen des solaren Lichtflusses würde das gesamte System ziemlich schnell einfrieren. Die ersten Tage der Dunkelheit wären für die Erde in Ordnung (auch wenn Luftströmungen, Migrationsmuster und zirkadiane Rhythmen völlig gestört wären). In wenigen Monaten würde die Erdoberfläche für komplexe Organismen sterilisiert, wenn sie nicht in geothermische Einrichtungen verlegt würde. Im ersten Jahr wäre das Leben auf der Erde ausgerottet, da die Weltmeere zu einer dicken Eiskruste werden. Nach etwa 10 Jahren würde sogar die Erdatmosphäre zu kollabieren beginnen, wenn die Luft flüssig wird und bei der Ankunft am Boden gefriert. Mit etwas Glück würde die Eisschale das darunterliegende Wasser immer noch isolieren und es könnte noch mikrobielles Leben geben, das mit der geothermischen Energie des Erdinneren gedeiht. Die beste Option für uns wäre, auf die Venus zu übertragen, da atmosphärische Treibhausgase wahrscheinlich eine größere thermische Trägheit ermöglichen würden und somit die Oberfläche langsamer gefrieren würde als auf der Erde. Am Ende, nach einigen Jahrzehnten, wäre sogar die Venus sterilisiert. Das gesamte Sonnensystem wäre ein dunkler kalter planetarischer Geist.

Es gibt einen Mechanismus, der es dem Schwarzen Loch ermöglicht, die Planeten schließlich anzusaugen, und das ist Gravitationsstrahlung. Wir wissen, dass umlaufende Körper Gravitationswellen aussenden. Diese Wellen tragen den Drehimpuls vom System weg, wodurch die Größe der Umlaufbahnen verkleinert wird. Wir haben tatsächlich starke Gravitationswellen entdeckt, die von inspirativen Schwarzen Löchern ausgehen. Daher würden die von den Planeten ausgestrahlten Gravitationswellen sie mit genügend Zeit so nahe an das Schwarze Loch bringen, dass sie "verschluckt" werden würden, aber das macht keinen Unterschied mit dem Sonnenszenario, in dem wir leben, die Umlaufbahnen zerfallen gerade durch den gleichen Prozess . Aber wir müssen einige Größenordnungen im Auge behalten, dieser Prozess ist wahnsinnig unbedeutend, eher für kleine Massen wie die von Planeten und noch mehr für die riesigen Umlaufzeiten unserer Planeten.

Wie lange müssten Sie warten, bis das passiert? Im Fall der Erde würde es verschluckt werden $10^{13}$ mal die Geschichte des Universums. Ja, das sind nicht 13 Nullen von Jahren, sondern 13 Nullen des Alters des Universums. Merkur wird nicht viel früher geschluckt, tatsächlich nur die Hälfte dieser Zeit (was immer noch das Billionenfache des Alters des Universums ist). Und um das gesamte Sonnensystem zu verschlucken (wenn man bedenkt, dass Neptun das letzte Objekt davon ist), müsste man 145.000 Mal so lange warten. Ganz zu schweigen von den exponentiell steigenden Wartezeiten auf Kuipergürtelobjekte und Oortsche Wolkenkometen.

Bei diesen verrückten Zeiträumen müssen wir auch über andere seltsame Effekte nachdenken. Hawking-Strahlung würde das Schwarze Loch mit der Sonnenmasse langsam verdampfen, was bedeutet, dass die zentrale Masse des Systems abzunehmen beginnt. Dies bedeutet, dass die Umlaufbahnen der Planeten beginnen würden, größer zu werden (da ein Planet, der einen weniger massiven Körper mit derselben Umlaufgeschwindigkeit umkreist, die gravitative Verweilzeit um einen gewissen Betrag ansteigen würde). Das solare Schwarze Loch würde in verdampfen $10^{58}$ mal das Alter des Universums. Bis die Planeten sich vom Einfluss einer uralten Masse befreien, die im Sonnensystem nicht mehr existiert. Dies ist eine viel größere charakteristische Zeitspanne als diejenige, die für den Orbitalzerfall durch Gravitationsstrahlung erforderlich ist. Der gravitative Zerfall der Bahnen wäre also der vorherrschende Effekt, auch wenn die Wartezeit etwas länger wäre (da die Masse des Schwarzen Lochs langsam abnimmt).

Also ja, du kannst warten $10^{29}$ Jahre, bis alle Planeten von deinem Schwarzen Loch verschluckt werden. Die Sonne würde sie auf die gleiche Weise verschlucken, nur dass sie die Sonnenoberfläche noch vor dem Ereignishorizont Ihres Schwarzen Lochs berühren würden.

Darüber hinaus wird die Erde wahrscheinlich viel früher von der Sonne verschluckt werden als im Szenario des Schwarzen Lochs mit Sonnenmasse. Wir wissen aufgrund der stellaren Evolution, dass die Sonne so groß werden wird, dass sie unsere aktuelle Position in maximal 6 Milliarden Jahren erreichen wird (auch wenn es einige Diskussionen über den solaren Massenverlust in dieser Ära gibt, der die Erdumlaufbahn vergrößert und macht.) "sicher").

Wenn Sie Ihr Szenario mit einem schwarzen Loch mit Sonnenmasse beibehalten möchten, denken Sie an diese verrückten Billionen Male, die das Alter des Universums abwartet. Viele Dinge werden passieren, lange bevor das das gesamte Sonnensystem zerstören würde. Es wird erwartet, dass die Bahnstörungen zwischen den Planeten innerhalb weniger Milliarden Jahre mehrere Planeten ausstoßen werden. Das ist ein Wimpernschlag, bis sie verfallen. Auf diesen extremen Zeitskalen werden selbst nahe Vorbeiflüge anderer Sterne das System mit Sicherheit zerstören, wenn die Planeten dies nicht von vornherein selbst tun.

Meine Antwort lautet also, dass die Verwandlung der Sonne in ein Schwarzes Loch im wirklichen Leben niemals im Sonnensystem enden würde, sondern von ihm verschluckt würde, eher wie alles, was sich in höchstens einigen hundert Milliarden Jahren im interstellaren Raum verstreut hat.


Welche Art von Schwarzem Loch/Risse im Universum würde das Sonnensystem innerhalb von 1-10-100 Jahren verschlingen?

Wenn ein FTL-Experiment ein Schwarzes Loch oder einen Keugleblitz innerhalb von 100 AE oder weniger von unserer Sonne erzeugen würde, wie müssten dann die Statistiken nach der Schöpfung aussehen, um den Großteil unseres Sonnensystems innerhalb von 10 bis 20 Jahren zu verbrauchen?

Potenzielle Statistiken: Umlaufbahn, Masse, Winkel von der epliptischen Ebene, Jahr, Tag usw.

10 bis 20 Jahre ist mein idealer Zeitrahmen. Aber so viel wie 100 es so wenig wie ein Jahr für meine Zwecke funktionieren könnte.

Es sollte einen angemessenen Teil dieser Zeit geben, der es langsameren als leichten Schiffen ermöglichen würde, möglicherweise dem Sonnensystem zu entkommen


Mega-Fund

Es war die Entdeckung von Mega-Schwarzen Löchern in den letzten Jahren, die King dazu veranlasste, auf das Thema zurückzukommen. Die schwersten Schwarzen Löcher, die wir jetzt gesehen haben, haben eine Masse, die bis zu 40 Milliarden Mal größer ist als die unserer Sonne, was King dazu veranlasste, zu berechnen, wie groß ein Schwarzes Loch sein müsste, damit sich an seinem äußeren Rand keine Scheibe bildet. Er kam auch auf eine Zahl von 50 Milliarden Sonnenmassen und bestätigte damit die bisherigen Erkenntnisse.

Ohne eine Scheibe würde das Schwarze Loch aufhören zu wachsen, was die Obergrenze darstellt. Die einzige Möglichkeit, größer zu werden, wäre, wenn ein Stern direkt hineinfällt oder ein anderes Schwarzes Loch mit ihm verschmilzt. Aber kein Verfahren würde es so effizient mästen wie eine Gasscheibe. “Wenn Sie nicht mit einem anderen Monster verschmelzen, machen Sie fast keinen Unterschied für die Masse des Schwarzen Lochs,” King.

Obwohl Natarajan eine ähnliche Grenze gefunden hat, hält sie Kings Ansatz für eine zu starke Vereinfachung. Die Berechnungen des Königs konzentrieren sich auf die Stabilität der Gasscheibe, aber Natarajan argumentiert, dass man auch die Gasmenge um das Schwarze Loch herum nicht ignorieren kann.

Wenn heißes Gas spiralförmig in ein Schwarzes Loch strömt, bestrahlt es den Rest der Scheibe mit Röntgenstrahlen, die die Umgebung reinigen – was bedeutet, dass ein Schwarzes Loch, das sich zu schnell ernährt, an seiner Mahlzeit so sehr ersticken kann, dass es den Tisch abräumt, indem es das Gas ausstößt . Die verfügbare Gasmenge hilft zu bestimmen, wann dies geschieht.

“Sie müssen die Umgebung der zentralen Galaxie berücksichtigen, in die das Schwarze Loch eingebettet ist,” Natarajan. “Es reicht nicht, nur die Gravitationsstabilität zu betrachten.”


Was würde passieren, wenn ein münzgroßes Schwarzes Loch im Erdmittelpunkt platziert würde?

Die Erde würde zerstört, aber der ganze Planet würde nicht vom Schwarzen Loch verschluckt. Ein Schwarzes Loch mit einem Schwarzschild-Radius von etwa einem Zentimeter, also etwa der Größe einer Münze, hätte etwa die gleiche Masse wie die Erde. Der Grund, warum die Erde zerstört, aber nicht einfach verschluckt wird, ist, dass die Erde dem Schwarzen Loch auf mindestens zwei Arten Widerstand leisten wird.

Die Explosion

Zunächst einmal würde nicht die gesamte Erde einfach in das Schwarze Loch gesaugt. Wenn die Materie in der Nähe des Schwarzen Lochs beginnt, in das Schwarze Loch zu fallen, wird sie auf eine sehr hohe Dichte komprimiert, wodurch sie auf sehr hohe Temperaturen erhitzt wird. Diese hohen Temperaturen führen dazu, dass Gammastrahlen, Röntgenstrahlen und andere Strahlung die andere Materie, die in das Schwarze Loch fällt, aufheizen. Der Nettoeffekt wird sein, dass es einen starken Druck nach außen auf die äußeren Schichten der Erde geben wird, der zuerst ihren Fall verlangsamt und schließlich ionisiert und die äußeren Schichten vom Schwarzen Loch wegdrückt. Ein innerer Teil des Kerns wird also in das Schwarze Loch fallen, aber die äußeren Schichten, einschließlich der Kruste und uns allen, würden zu einem Hochtemperaturplasma verdampft und in den Weltraum geblasen.

Dies wäre eine gigantische Explosion – ein erheblicher Teil der restlichen Masse der Erdmaterie, die tatsächlich in das Schwarze Loch gefallen ist, wird in Energie umgewandelt. Bei astrophysikalischen Schwarzen Löchern können bis zu 40 Prozent der Ruhemasse des akkreierten Materials in Strahlung emittiert werden. Diese Strahlung wird von den äußeren Erdschichten absorbiert und verdampft sie. Beispiele für diese dramatische Umwandlung von Materie in Energie sind Quasare. Quasare sind die leuchtendsten Objekte im Universum und werden von Materie angetrieben, die auf ein supermassives Schwarzes Loch fällt. Es wird also viel Energie zur Verfügung stehen, um die anderen Erdschichten abzublasen – und sie werden entkommen! Wenn zum Beispiel das Schwarze Loch zum ersten Mal im Zentrum der Erde platziert wird, würden wir alle als Erstes bemerken, dass die Schwerkraft auf der Erdoberfläche (nur) um den Faktor zwei zunimmt (vorausgesetzt, das Schwarze Loch hätte das gleiche Masse wie die Erde). Die Fluchtgeschwindigkeit eines Objekts nimmt jedoch nur als Quadratwurzel der Masse zu, sodass die aktuelle Fluchtgeschwindigkeit von 11 km/s auf der Erdoberfläche nur auf etwa 16,8 km/s ansteigt. Ein sehr bedeutender Bruchteil der Masse der Erde wird zu einem verdampften heißen Plasma und wird sich schneller bewegen, wenn es den Radius der ehemaligen Erdoberfläche passiert.

Die Akkretionsscheibe

Zweitens dreht sich die Erde, so dass durch die Erhaltung des Drehimpulses, wenn eine signifikante Menge Masse in das Schwarze Loch fällt, auch die Masse mit einer immer höheren Geschwindigkeit beginnt, sich zu drehen. (Stellen Sie sich vor, die Eisläuferin zieht ihre Arme an, um sich schneller zu drehen.) Dieser Drehimpuls wird den Fall in das Schwarze Loch verlangsamen und schließlich zu einer Art Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch führen. Dies wird auch den Bruchteil der Erde begrenzen, der in das Schwarze Loch fällt, und die Zeit, die das Schwarze Loch benötigt, um den Bruchteil der Masse der Erde, den es verbrauchen wird, stark zu erhöhen. Der Grund für die Verzögerung ist, dass die Akkretionsscheibe Reibung verwenden muss, um den Drehimpuls vom innersten Teil der Scheibe zum äußeren Rand der Scheibe zu übertragen, wo Material aus der Umgebung der Scheibe herausgeschleudert wird – weggetragen wird Drehimpuls. Der niedrigere Drehimpuls in der Nähe des Zentrums ermöglicht es dem innersten Material, in das Schwarze Loch zu fallen.

Obwohl sich die Erde nur einmal pro Tag dreht, ist der Drehimpuls der Erde enorm. Es gibt Grenzen, wie viel Drehimpuls ein Schwarzes Loch haben kann – ungefähr der maximale Drehimpuls ist dort, wo die „Oberfläche“ des Schwarzen Lochs (wenn es eine Oberfläche hätte) sich der Lichtgeschwindigkeit nähern würde. Der Versuch, ein kleines Schwarzes Loch (zwei Erdmassen) mit dem gesamten Drehimpuls der Erde zu erzeugen, würde bedeuten, dass sich die Oberfläche mit etwa der 10 9-fachen Lichtgeschwindigkeit fortbewegen müsste. Der größte Teil der Erdmasse müsste also verwendet werden, um fast den gesamten ursprünglichen Drehimpuls der Erde mitzunehmen, um das Schwarze Loch unter seiner Drehimpulsgrenze zu halten.

Was aber, wenn es keine Explosion und keinen Drehimpuls gibt, der die Oberfläche davon abhält, in das Schwarze Loch zu fallen? Wie lange würde es dauern, bis die Erde in das Schwarze Loch „fällt“? Stellen Sie sich vor, dass die gesamte Masse der Erde auf magische Weise zu einem schwarzen Loch im Zentrum der Erde geworden ist und Sie in einem Raumanzug am Nordpol (ohne Drehimpuls) stehen (da Sie jetzt in ein Vakuum). Wie lange würde es dauern, bis Sie spaghettiert sind, wenn Sie in das Schwarze Loch fallen? Wir können eine ungefähre Antwort erhalten, indem wir die Newtonsche Gravitation anstelle der Allgemeinen Relativitätstheorie verwenden, die für die Bewegung in oder in der Nähe eines Schwarzen Lochs wirklich erforderlich ist. Nach der Newtonschen Gravitation würde es ungefähr 15 Minuten dauern, in das Schwarze Loch zu fallen (siehe die Berechnung auf WolframAlpha). Für ein Schwarzes Loch mit der doppelten Masse würde es 10 Minuten dauern, um in das Loch zu fallen. Die genauere Antwort der allgemeinen Relativitätstheorie mag also etwas anders sein, aber die Zeit, bis die Oberfläche einfällt, wird ungefähr 10 bis 15 Minuten betragen. Dies wäre die von Ihnen gemessene Zeit, während Sie in das Loch fallen. Für jemanden auf dem Mond, der Sie beim Fallen beobachtet, wird es aufgrund der gravitativen Zeitdilatation so aussehen, als würden Sie immer langsamer fallen, wenn Sie sich dem Schwarzen Loch sehr nahe kommen, so dass es so aussehen würde, als würde es ewig dauern, den Horizont des Schwarzen Lochs zu erreichen. Wenn Sie jedoch hineinfallen, ist alles in ungefähr 10 bis 15 Minuten oder so aus Ihrer Sicht vorbei. Wenn es keine Explosion und keinen Drehimpuls gäbe, der das Verschlucken der Erde verzögern oder verhindern würde, dann würde es etwa 10 bis 15 Minuten dauern, bis die ganze Erde in das neue Schwarze Loch im Erdmittelpunkt fällt.

Eine genauere numerische Antwort darauf, wie lange die Explosion andauern würde und welche Fraktion der Erde absorbiert oder weggeblasen würde, würde einen Supercomputer erfordern, der relativistische hydrodynamische Codes ausführt, um diese sehr komplizierte Explosion zu simulieren. Das überlasse ich dem Leser als Übung.

Und für Star Trek Fans, das Schwarze Loch der „roten Materie“ hätte Vulkan zerstören können, aber es hätte den Planeten nicht einfach in das Schwarze Loch „gesogen“ oder „kollabiert“.


Mit 6,6 Milliarden Sonnen könnte das größte jemals gemessene Schwarze Loch unser Sonnensystem verschlucken

Künstlerisches Konzept dessen, was ein zukünftiges Teleskop beim Blick auf das Schwarze Loch im Herzen der Galaxie M87 sehen könnte. Klumpiges Gas wirbelt in einer Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch herum und nährt das zentrale Tier. Der schwarze Bereich in der Mitte ist das Schwarze Loch selbst, definiert durch den Ereignishorizont, über das hinaus nichts entkommen kann. Der hellblaue Jet, der aus der Region des Schwarzen Lochs schießt, wird durch Gas erzeugt, das es nie in das Loch selbst geschafft hat, sondern stattdessen in einen sehr energiereichen Jet geleitet wurde. Gemini-Observatorium/AURA illustra

Auf der 217. Tagung der American Astronomical Society in Seattle wurde heute Morgen ein universeller Schwergewichts-Champion gekürt: Ein riesiges Schwarzes Loch mit sagenhaften 6,6 Milliarden Sonnen nahm den Titel des massereichsten Schwarzen Lochs an, für das eine genaue Masse bestimmt wurde.

Das heißt nicht, dass es unbedingt das größte Schwarze Loch im Universum ist, aber in diesem Hals des kosmischen Waldes haben wir kein größeres gemessen. Das Schwarze Loch befindet sich im Herzen der Galaxie M87, etwa 50 Millionen Lichtjahre entfernt in Richtung Jungfrau, und ist so groß, dass es unser Loch in unserem Sonnensystem leicht verschlucken könnte. Sein Ereignishorizont, die Grenze, an der nichts, nicht einmal Licht, der Anziehungskraft des Monsters entkommen kann, ist viermal so groß wie die Umlaufbahn von Neptun, dem äußersten Planetensatelliten unserer Sonne.

Frühere Schätzungen der Masse des Schwarzen Lochs M87 von M87 wurden auf etwa 3 Milliarden Sonnen registriert, immer noch 1.000-mal so groß wie das weltergewichtige Schwarze Loch der Milchstraße. Die neuen Messungen wurden mithilfe der adaptiven Optik des 26,6-Fuß-Friedrich-C.-Gillett-Gemini-Teleskops auf dem Mauna Kea, Hawaii, durchgeführt, das die verzerrenden Auswirkungen der Erdatmosphäre kompensieren kann. Dadurch konnten Astronomen messen, wie schnell die Sterne in M87 das Schwarze Loch umkreisen, und daraus die Masse bestimmen.

Wenn man einfach die alten Messungen des Schwarzen Lochs von M87 mit seiner aktuellen massiven Größe vergleicht, stellt sich vielleicht die Frage: Entsaftet M87? Tatsächlich glauben Astronomen, dass das Schwarze Loch im Laufe seines Lebens etwas Hilfe von außen bekommen hat. Abgesehen von dem Genuss von Gas und Sternen ist der Champion von M87 wahrscheinlich das Ergebnis einer Reihe von Verschmelzungen schwarzer Löcher, von denen die letzte möglicherweise in nicht allzu ferner Vergangenheit stattgefunden hat.

Unabhängig davon, ob das Schwarze Loch von M87 seine Masse gerecht erreicht hat oder nicht, wird es den Schwergewichtstitel möglicherweise sowieso nicht lange halten. Im Laufe des nächsten Jahrzehnts planen Astronomen, Teleskope auf der ganzen Welt anzuschließen, um ein ganzes Submillimeter-Array der Erde zu schaffen, das ihre Fähigkeit, Ereignishorizonte zu lokalisieren und die Größe von Schwarzen Löchern im gesamten Universum zu charakterisieren, erheblich verbessern wird.

Wir wären überrascht, wenn es da draußen nicht gerade ein junges Schwarzes Loch gäbe, das seine Umgebung verschlingt und sich mit kleineren Gegenstücken verschmilzt, in der Hoffnung, den Champion eines Tages vom Platz zu nehmen.


Was ist, wenn Sie zu einem Schwarzen Loch reisen?

Schwarze Löcher sind nicht gerade ein beliebtes Urlaubsziel. Sie ernähren sich von allem, was in ihre Nähe kommt.

Sie sind dicht und unvorhersehbar volatil. Und sie lassen nichts, und ich meine alles, ihrer Anziehungskraft entkommen.

Den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs zu erreichen, wäre eine sehr gewagte und gefährliche Erfahrung. Kommen wir schon dazu!

Nicht alle Schwarzen Löcher sind gleich. Einige von ihnen sind relativ klein und erreichen nur das 10- bis 20-fache der Masse unserer Sonne. Allein in der Milchstraße gibt es Millionen davon.

Dann gibt es wirklich Gravitationsriesen, supermassive Schwarze Löcher. Und sie werden nicht umsonst als supermassiv bezeichnet. Sie können das Millionenfache der Masse unserer Sonne wachsen. Und sie lauern im Zentrum fast jeder Galaxie, einschließlich unserer eigenen.

Die Auswahl eines Schwarzen Lochs, zu dem Sie reisen möchten, ist das erste, was Sie tun müssen, bevor Sie in ein Raumschiff springen. Wo würden Sie ein Schwarzes Loch finden, das Sie nicht verschlingen würde, sobald Sie in seinem Territorium ankommen?

Und wie nahe konntest du einem kommen, bevor es sich zusammendrückte und streckte und dich in Spaghetti verwandelte?

Ich hoffe, Sie haben inzwischen genug Was-wäre-wenn-Geschichten gesehen, um zu wissen, dass ein Schwarzes Loch nicht etwas ist, das Sie mit eigenen Augen sehen können. Was Sie sehen würden, sind Sterne, die darin zusammenbrechen. Da Schwarze Löcher mit ihrer Schwerkraft alles verschlucken, was sie erreichen können, sind sie besonders schwer mit der Kamera einzufangen.

Dies ist das erste – und einzige – Bild eines Schwarzen Lochs, das wir bisher haben. Es zeigt die Umlaufbahn von Photonen um ein supermassereiches Schwarzes Loch in der Galaxie Messier 87.

Und es brauchte acht riesige Teleskope über die Erde, fünf Tage Beobachtung und zwei Jahre, um die Signale zu kombinieren, um dieses eine Bild zu erzeugen. (Also) Vielleicht müsstest du diesmal deine Kamera nicht mitbringen.

Okay, jetzt lass mich ein schwarzes Loch für dich auswählen. Ich schlage den nächsten vor, V616 Monocerotis oder V616 Mon. Sie ist nur 3.000 Lichtjahre entfernt und hat eine Masse, die neun- bis dreizehnmal so groß ist wie die der Sonne.

Selbst wenn Sie mit Lichtgeschwindigkeit durch den Weltraum stoßen könnten, würden Sie immer noch 3000 Jahre brauchen, um V616 Mon zu erreichen. Unser Universum ist einfach zu riesig, um herumzureisen.

Das bedeutet nur eines. Sie müssen Tausende von Jahren in die Zukunft springen, wenn es möglicherweise die Technologie gibt, um Ihrem Ziel nahe genug zu kommen.

Oh nein, es ist noch nicht Zeit für diese Was-wäre-wenn-Geschichte. Fahren wir weiter in Richtung V616 Mo. Hier beginnt der lustige Teil!

Wenn Sie sich auf V616 Mon zubewegen, werden Sie, selbst wenn Sie Lichtjahre davon entfernt sind, die Auswirkungen des Schwarzen Lochs spüren. Setzen Sie lieber Ihre Sonnenbrille auf.

Denn während Schwarze Löcher kein Licht emittieren, ziehen sie viele Sterne an. Es wäre eine ununterbrochene Lichtkaskade, und laut Stephen Hawking würde es auch Strahlung geben.

Es würde auch ziemlich heiß werden. Schwarze Löcher sind im Inneren eiskalt. Die Innentemperatur einiger Schwarzer Löcher könnte auf nur ein Millionstel Grad über dem absoluten Nullpunkt sinken.

Aber äußerlich haben Schwarze Löcher ständig Neutrinoteilchen, die miteinander kollidieren und ihre Umgebung auf Millionen Grad radioaktiv aufheizen. Dies ist der Teil, in dem Sie total geröstet werden sollten.

Aber ich möchte nicht verhindern, dass diese Geschichte ihr Ziel erreicht. Sie sind bereits Tausende von Lichtjahren gereist. Was ist schon ein bisschen Hitze?

Es hielt Stephen Hawking nicht davon ab, zu einem seiner Lieblingsorte im Universum zu reisen – hypothetisch natürlich. Der größte Physiker unserer Zeit besichtigte das supermassive Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße.

Entschuldigung, ich habe vergessen, die Strahlungs- und Partikelwolken zu erwähnen. Diese Wolken von Hawking-Strahlung würden auch Magnetfelder bilden, die Trümmer mit Lichtgeschwindigkeit herumschleudern.

Wie viel näher könnten Sie dem Schwarzen Loch kommen? Schließlich möchten Sie nicht darauf hereinfallen, besuchen Sie einfach.

Mal sehen. Die Entfernung zwischen dem Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs und seiner Singularität wird nach dem deutschen Physiker und Astronomen Karl Schwarzschild als Schwarzschild-Radius bezeichnet.

Der Schwarzschild-Radius definiert die Größe des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs, eine Grenze, jenseits derer Sie von einem Schwarzen Loch nicht beeinflusst werden, solange Sie auf der gegenüberliegenden Seite bleiben. Das nächste, was Sie einem Schwarzen Loch nähern könnten, ohne angesaugt zu werden, wäre der zweifache Schwarzschild-Radius. Aber wenn Sie von einer stabilen Umlaufbahn aus beobachten möchten, sollten Sie besser in einem Abstand vom dreifachen Schwarzschild-Radius bleiben.


Schwarze Löcher können die Zeit nicht anhalten

Die Leute sagen, dass Schwarze Löcher die Zeit anhalten können, aber zerfallen sie nicht mit der Zeit.
Aufgrund der Hawking-Strahlung verlieren sie in jedem Moment langsam Energie und verschwinden.

Wie kann etwas, das nicht gegen die Auswirkungen der Zeit immun ist, stark genug sein, um es zu stoppen.

IG2007

"Kritisiere nicht, was du nicht verstehst. "

Die Leute sagen, dass Schwarze Löcher die Zeit anhalten können, aber verschlechtern sie sich nicht mit der Zeit?
Aufgrund der Hawking-Strahlung verlieren sie in jedem Moment langsam Energie und verschwinden.

Wie kann etwas, das nicht gegen die Auswirkungen der Zeit immun ist, stark genug sein, um es zu stoppen.

Leerpotentialenergie

IMO ist die Grundidee der Physik Schwarzer Löcher fehlerhaft.
Die aktuelle Theorie des Schwarzen Lochs führt uns auf einen Weg unendlicher Masse/Energie und das wird nirgendwo im Universum als wahr gezeigt.
Zeit, wenn sie überhaupt existiert, ist IMO nur das Maß für die Entfernung (braucht Energie, um von Punkt A nach B zu gelangen, und wenn Sie den leeren Raum von A und B verkleinern, wird auch das Konzept der Zeit verkleinert.

Ein Schwarzes Loch ist einfach eine Komprimierung von Fläche/Zeit/Aktivität.
Es schrumpft nicht für immer, da mit der Komprimierung des Bereichs auch Zeit / Aktivität komprimiert wird.
Keine Sigularität, kein unendlicher Massenpunkt, kein Physik-Mysterium, nur ein Bereich/Aktivität/Zeit-Brunnen.

IG2007

"Kritisiere nicht, was du nicht verstehst. "

IMO ist die Grundidee der Physik Schwarzer Löcher fehlerhaft.
Die aktuelle Theorie des Schwarzen Lochs führt uns auf einen Weg unendlicher Masse/Energie und das wird nirgendwo im Universum als wahr gezeigt.
Zeit, wenn sie überhaupt existiert, ist IMO nur das Maß für die Entfernung (braucht Energie, um von Punkt A nach B zu gelangen, und wenn Sie den leeren Raum von A und B verkleinern, wird auch das Konzept der Zeit verkleinert.

Ein Schwarzes Loch ist einfach eine Komprimierung von Fläche/Zeit/Aktivität.
Es schrumpft nicht für immer, da mit der Komprimierung des Bereichs auch Zeit / Aktivität komprimiert wird.
Keine Sigularität, kein unendlicher Massenpunkt, kein Physik-Mysterium, nur ein Bereich/Aktivität/Zeit-Brunnen.

Logischgal175

Logischgal175

IG2007

"Kritisiere nicht, was du nicht verstehst. "

Leerpotentialenergie

Katastrophe

Annäherung an einen Asteroiden? Ist das DER?

Schwarze Löcher können die Zeit nicht anhalten

Beziehen Sie sich auf die Zeit, die scheinbar am Ereignishorizont anhält?
Das ist nur "ichn das Auge des (extern) Betrachter".
Nach der Theorie (Wer weiß?) Die Zeit im Inneren des Schwarzen Lochs geht weiter
ABER . . . . . . . . . das ist alles Vermutung.

Es gibt einen interessanten Verlauf von Bildern von M87 bis zum Ereignishorizont in einem Artikel "Magnetische Felder zwingen Gas aus dem Schwarzen Loch von M87" zurück" in
Astronomie jetzt, Mai 2021, S. 18-19.

Es gibt auch "A new view of Messier 87's supermassive black hole" in
Alles über den Weltraum, Ausgabe 116, (Mai 2021) Seite 9.

Katastrophe

Annäherung an einen Asteroiden? Ist das DER?

LIGO steht für "Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory". Es ist das größte Gravitationswellen-Observatorium der Welt und ein Wunder der Präzision.

Logischgal175

LIGO steht für "Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory". Es ist das größte Gravitationswellen-Observatorium der Welt und ein Wunder der Präzision.

Logischgal175

Katastrophe

Annäherung an einen Asteroiden? Ist das DER?

Natürlich, wenn Sie sich ehrlich fühlen, können Sie IMHO haben

das heißt, iirc - wenn ich mich richtig erinnere.

Logischgal175

Wenn du ehrlich bist, kannst du natürlich IMHO haben

das heißt, iirc - wenn ich mich richtig erinnere.

Katastrophe

Annäherung an einen Asteroiden? Ist das DER?

Katastrophe

Annäherung an einen Asteroiden? Ist das DER?

IMHO meiner ehrlichen Meinung nach. . . . . . . . . Schwerkraft ist eine Kraft (Newtonsch)
Kraft = Masse x Beschleunigung. (Newtonisch). Keine Gravitonen hier. Du magst Recht haben.

Leerpotentialenergie

Die Schwerkraft könnte einfach ein negativer Effekt auf das Universum sein und reist überhaupt nicht, sondern kommuniziert ihre Existenz im Raum ohne Zeit / Raum, hinterlässt eine C-Geschwindigkeitswelle im normalen Raum, da der normale Raum nur Informationen bei C übertragen kann.
Oder die Schwerkraft bewegt sich zwischen Quanten und kann sich mit sofortiger Geschwindigkeit bewegen, da sie sich an einem Ort im Raum bewegt, der keine Zeit oder keinen Raum hat, und hinterlässt auch eine C-Geschwindigkeitswelle im normalen Raum.

Ich denke, der leere Raum ist die Antwort auf das Rätsel der Schwerkraft.
Bei beiden Optionen überträgt die Schwerkraft Informationen durch einen Raum ohne Zeit/Raum, so dass eine Umlaufbahn unserer Sonne an ihrem wahren Standort und eine Nachlaufgeschwindigkeit mit C-Geschwindigkeit möglich sind.

Ich glaube aber nicht, dass das Universum aus Legos besteht
Andererseits, wenn die Simpsons eine Lego-Episode haben können, dann vielleicht.
Ich bin der König der Tippfehler, also habe ich keinen Platz, um Spaß zu machen.

Michael45

Michael45

IG2007

"Kritisiere nicht, was du nicht verstehst. "

Ich existiere also nirgendwo und somit existiere ich überall und bin somit allgegenwärtig?

Leerpotentialenergie

Nun, wir brauchen einen Mechanismus, um alles wieder in den Zustand des Universums des Schwarzen Lochs zu bringen.
Im Moment sieht diese Theorie verdächtig aus, alles mit gegenseitiger Schwerkraft an einen Ort zurückzubringen. Wenn wir also keine externe Bremskraft oder Reflexion der Expansion haben, sieht es eher so aus, als würde sich unser BB-Universum für immer ausdehnen.

Ich denke, da unser BB-Universum existiert, gibt es auch einen Grund dafür und einen Mechanismus, um es zurückzugeben oder zumindest Teile unseres BB-Universums in den Anfang eines anderen zu verbrauchen.
Oder wir treffen einfach auf andere BB-Nachbarn, die unsere Expansion stoppen, dann übernimmt die gegenseitige Schwerkraft und wir kehren zum Universum des Schwarzen Lochs zurück und warten darauf, dass ein aufdringlicher Nachbar unsere beginnt.

Was Materie angeht, so existiert sie, sollte aber eigentlich nur als Energie in einem Format betrachtet werden.
Die triviale Menge an Zeug im Vergleich zu der gigantischen Menge an Nichts, die alles ausmacht, lässt Sie sich fragen, ob die Dinge weiterhin kleiner werden, als wir erkennen, dann ist unser Universum fast alles nichts.
Selbst jetzt mit der Erkennung der kleinsten Dinge ist es fast aus nichts gemacht.


Diese Animation zeigt, wie groß supermassive Schwarze Löcher werden können

Erzähler: Der Kosmos kann ein gefährlicher Ort sein. Nehmen wir zum Beispiel Schwarze Löcher. Sie sind einige der gewalttätigsten Objekte in unserem Universum, stark genug, um ganze Sterne in Stücke zu reißen.

Ihre Geheimwaffe ist die Schwerkraft. Sie sehen, je mehr Masse Sie auf kleinem Raum schrumpfen lassen, desto stärker wird Ihre Gravitationskraft. Um zum Beispiel die Erde in ein Schwarzes Loch zu verwandeln, müsste man sie auf weniger als einen Zoll Durchmesser verkleinern.

Aber echte Schwarze Löcher sind viel größer und haben viel mehr Masse als die Erde. So groß können Schwarze Löcher wirklich werden.

Es gibt drei gängige Arten von Schwarzen Löchern. Die kleinsten sind stellare Schwarze Löcher, die sich bilden, nachdem ein riesiger Stern explodiert und in sich zusammenfällt, wie dieses, das etwa 40 Meilen im Durchmesser misst, ungefähr dreimal so lang wie Manhattan. Aber in diesem kleinen Raum ist genug Masse, um 11 unserer Sonnen zu entsprechen.

In einer anderen Galaxie namens M33 gibt es ein Schwarzes Loch mit einem Durchmesser von 58 Meilen und einer Masse von 15,7 Sonnen im Inneren.

Als nächstes kommen die Schwarzen Löcher mittlerer Masse, wie dieses. Mit einem Durchmesser von 1.460 Meilen ist es fast groß genug, um sich von Florida bis Maine zu erstrecken und enthält nach einigen Berechnungen die Masse von 400 Sonnen.

An diesem Punkt beginnen Schwarze Löcher im Vergleich zur Erde ziemlich groß zu werden, aber es ist immer noch nichts, wenn man die schiere Masse bedenkt, die sie tragen. Nehmen wir zum Beispiel dieses Schwarze Loch. Es ist fast doppelt so groß wie Jupiter und erstreckt sich über eine Region von etwa 172.000 Meilen Breite, aber im Inneren hat es so viel Masse wie 47.000 Sonnen.

Aber diese Schwarzen Löcher sind nichts im Vergleich zu supermassereichen Schwarzen Löchern wie Sagittarius A*, die im Zentrum unserer Milchstraße leben. Es umfasst eine Region mit einem Durchmesser von etwa 14,6 Millionen Meilen. Das sind ungefähr 168 Jupiter im Durchmesser, und im Inneren befindet sich die gleiche Masse wie 4 Millionen Sonnen zusammen. Das mag jetzt groß klingen, aber Sagittarius A* ist im Vergleich zu anderen supermassereichen Schwarzen Löchern klein.

Nehmen Sie die Galaxie im Zentrum unserer Nachbargalaxie, der Andromeda-Galaxie, die einen Durchmesser von 516 Millionen Meilen hat, größer als die Umlaufbahn des Jupiter, und genug Masse enthält, um der von 140 Millionen Sonnen zu entsprechen. Wir erreichen endlich einige der größten Schwarzen Löcher im Universum, und doch haben wir noch keins erreicht, das die Größe unseres Sonnensystems übertrifft.

Schauen wir uns also das supermassive Schwarze Loch im Zentrum der Sombrero-Galaxie an. Es misst 2 Milliarden Meilen im Durchmesser, würde sich also weiter erstrecken als die Umlaufbahn von Uranus, und es hat ungefähr die gleiche Masse wie 660 Millionen Sonnen.

Und das supermassive Schwarze Loch im Zentrum von Messier 87 ist so riesig, dass Astronomen es aus 55 Millionen Lichtjahren Entfernung sehen konnten. Es hat einen Durchmesser von 24 Milliarden Meilen und enthält die gleiche Masse wie 6 1/2 Milliarden Sonnen. Aber dieses supermassive Schwarze Loch, so groß es auch ist, könnte immer noch mit viel Platz in unser Sonnensystem passen.

Wir müssen uns also eines der massereichsten aller supermassiven Schwarzen Löcher ansehen. Es hat einen Durchmesser von etwa 78 Milliarden Meilen. Perspektivisch entspricht das einigen Schätzungen zufolge etwa 40% der Größe unseres Sonnensystems. Und es wird auf das 21-Milliarden-fache der Masse unserer Sonne geschätzt.

So there you have it, black holes can be millions of times larger than suns and planets or as small as a city. It all depends on how much mass is inside. Turns out, when it comes to the cosmos, size isn't the only thing that matters.


Fixing a hole

Before we go any further, and the fundamental concept of black holes is called into question, it’s important to understand what the words “black hole” actually mean. Einstein published his new description of gravity, general relativity, in 1915, thinking the mathematics involved were too complex to be solved.

But one year later, the German astronomer and physicist Karl Schwarzschild, who was serving on the Eastern Front in World War One, was able to calculate the gravitational field of a spherical ball of mass using Einstein’s equations.

His mathematics showed the gravitational pull far from the mass matches the predictions of Newton, but as you get closer, gravity influences space and time, and things get a little strange. If the mass is squeezed within a special radius, known as the event horizon, then the mass collapses to a point, and nothing we currently know in science can stop it.

The mass is locked in a singularity (which, despite its almost mythical status in popular science, is nothing but a sign that general relativity has broken down), hidden within the event horizon, from which mass and light cannot escape.

Even for a black hole with a mass a billion times that of the our sun, the event horizon is small, only a few times the size of our solar system. While this might sound large, with light taking roughly a year to cross the distance, it is tiny compared to the total extent of the galaxy, with light taking more than 100,000 years to cross from one side to the other.


Astronomers discover massive black hole that "should not even exist" in the Milky Way galaxy

A huge black hole has been discovered on the other side of the galaxy. It's so massive, scientists say it shouldn't even be possible.

In a study published Wednesday in the journal Nature, Chinese astronomers detail their discovery of a black hole, dubbed LB-1, in the Milky Way with a mass of about 70 times that of the sun. Previously, scientists believed they could only be about 20 times the mass of the sun.

A research team from the Chinese Academy of Sciences used the Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope (LAMOST) to search for signs of LB-1.

Using LAMOST, the team found stars moving across the sky, seemingly orbiting an invisible object. Follow-up observations with telescopes in Spain and the U.S. led to the discovery of a star about eight times larger than the sun orbiting the black hole every 79 days. The massive star was orbiting a "dark companion" located 15 thousand light-years from Earth.

According to a press release, "such a search is like looking for the proverbial needle in a haystack: only one star in a thousand may be circling a black hole."

Figure LB-1: Accretion of gas onto a stellar black hole from its blue companion star, through a truncated accretion disk (Artist impression). YU Jingchuan, Beijing Planetarium, 2019.

"Black holes of such mass should not even exist in our galaxy, according to most of the current models of stellar evolution," said lead researcher professor Jifeng Liu . "We thought that very massive stars with the chemical composition typical of our galaxy must shed most of their gas in powerful stellar winds, as they approach the end of their life."

Space & Astronomy

"Therefore, they should not leave behind such a massive remnant," he continued. "LB-1 is twice as massive as what we thought possible. Now theorists will have to take up the challenge of explaining its formation."

Some stellar black holes are detectable when they swallow gas from a companion star. This causes them to release powerful X-ray emissions, but these phenomena are something of a rare occurrence. Because stellar black holes are so difficult to identify, only about two dozen of them have been measured.

Astronomers estimate the Milky Way galaxy could be filled with up to 100 million black holes.

"This discovery forces us to re-examine our models of how stellar-mass black holes form," said University of Florida professor David Reitze, the director of the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.

Recent studies by gravitational wave detectors LIGO and "Virgo" have detected ripples in spacetime caused by collisions of black holes which then merge to create new, larger ones. But this is the first time a black hole of this magnitude has been discovered in the Milky Way.

"This remarkable result along with the LIGO-Virgo detections of binary black hole collisions during the past four years really points towards a renaissance in our understanding of black hole astrophysics," said Reitze.

First published on November 27, 2019 / 11:02 PM

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Sophie Lewis is a social media producer and trending writer for CBS News, focusing on space and climate change.