WAS PASSIERT, WENN SCHWARZE LöCHER KOLLIDIEREN?

Send

Das Zeichen einer wirklich großartigen wissenschaftlichen Theorie sind die Ergebnisse, die sie vorhersagt, wenn Sie Experimente durchführen oder Beobachtungen durchführen. Und eine der größten Theorien, die jemals vorgeschlagen wurden, war das Relativitätskonzept, das Albert Einstein zu Beginn des 20. Jahrhunderts beschrieb.

Einstein half uns nicht nur zu verstehen, dass Licht die ultimative Geschwindigkeitsbegrenzung des Universums ist, sondern beschrieb die Schwerkraft selbst als eine Verzerrung der Raumzeit.

Er hat mehr als nur eine Reihe von ausführlichen neuen Erklärungen für das Universum geliefert, er schlug eine Reihe von Tests vor, die durchgeführt werden könnten, um herauszufinden, ob seine Theorien korrekt waren.

Ein Test erklärte zum Beispiel vollständig, warum die Umlaufbahn von Merkur nicht mit den Vorhersagen von Newton übereinstimmte. Andere Vorhersagen könnten mit den wissenschaftlichen Instrumenten des Tages getestet werden, beispielsweise die Messung der Zeitdilatation mit sich schnell bewegenden Uhren.

Da die Schwerkraft tatsächlich eine Verzerrung der Raumzeit darstellt, sagte Einstein voraus, dass massive Objekte, die sich durch die Raumzeit bewegen, Wellen erzeugen sollten, wie Wellen, die sich durch den Ozean bewegen.

Wenn Sie einfach herumlaufen, hinterlassen Sie eine Spur von Gravitationswellen, die den Raum um Sie herum komprimieren und erweitern. Diese Wellen sind jedoch unglaublich klein. Nur die energischsten Ereignisse im gesamten Universum können Wellen erzeugen, die wir erkennen können.

Es dauerte über 100 Jahre, bis sich endlich herausstellte, dass Gravitationswellen direkt erfasst wurden. Im Februar 2016 kündigten Physiker des Laserinterferometer-Gravitationswellenobservatoriums (LIGO) die Kollision zweier massiver Schwarzer Löcher an, die mehr als eine Milliarde Lichtjahre entfernt sind.

Jede Größe eines Schwarzen Lochs kann kollidieren. Einfache schwarze Löcher mit hoher Sternmasse oder supermassereiche Schwarze Löcher. Gleicher Prozess, nur in einem völlig anderen Maßstab.

Beginnen wir mit den schwarzen Löchern der Sternmasse. Diese entstehen natürlich, wenn ein Stern mit der vielfachen Masse unserer Sonne in einer Supernova stirbt. Genau wie normale Sterne können sich diese massiven Sterne in binären Systemen befinden.

Stellen Sie sich einen Sternnebel vor, in dem sich zwei Doppelsterne bilden. Aber im Gegensatz zur Sonne handelt es sich bei jedem dieser Monster um ein Vielfaches der Sonnenmasse, die tausendmal so viel Energie verbraucht. Die beiden Sterne werden sich nur einige Millionen Jahre lang gegenseitig umkreisen, und dann wird einer als Supernova detonieren. Jetzt haben Sie einen massiven Stern, der ein Schwarzes Loch umkreist. Und dann explodiert der zweite Stern und jetzt kreisen zwei schwarze Löcher umeinander.

Wenn sich die Schwarzen Löcher umeinander drehen, strahlen sie Gravitationswellen aus, wodurch ihre Umlaufbahn zerfällt. Das ist eigentlich eine Art Geisteskrankheit. Die Schwarzen Löcher wandeln ihren Impuls in Gravitationswellen um.

Wenn ihr Drehimpuls abnimmt, drehen sie sich nach innen, bis sie tatsächlich kollidieren. Was eine der energischsten Explosionen im bekannten Universum sein sollte, ist völlig dunkel und still, weil einem Schwarzen Loch nichts entkommen kann. Keine Strahlung, kein Licht, keine Partikel, keine Schreie, nichts. Und wenn Sie zwei schwarze Löcher zusammenschlagen, erhalten Sie nur ein massiveres schwarzes Loch.

Die Gravitationswellen kräuseln sich aus dieser bedeutsamen Kollision wie Wellen durch den Ozean und sind über mehr als eine Milliarde Lichtjahre nachweisbar.

Genau dies geschah Anfang dieses Jahres mit der Ankündigung von LIGO. Dieses empfindliche Instrument detektierte die Gravitationswellen, die erzeugt wurden, als zwei Schwarze Löcher mit 30 Sonnenmassen in einer Entfernung von etwa 1,3 Milliarden Lichtjahren kollidierten.

Dies war auch kein einmaliges Ereignis, sie entdeckten eine weitere Kollision mit zwei anderen Schwarzen Löchern mit Sternmasse.

Schwarze Löcher mit normaler Sternmasse sind nicht die einzigen, die kollidieren können. Supermassive Schwarze Löcher können ebenfalls kollidieren.

Nach allem, was wir sagen können, gibt es im Herzen so ziemlich jeder Galaxie im Universum ein supermassereiches Schwarzes Loch. Die in der Milchstraße ist mehr als das 4,1-Millionen-fache der Sonnenmasse, und die im Herzen von Andromeda ist vermutlich das 110- bis 230-Millionen-fache der Sonnenmasse.

In ein paar Milliarden Jahren werden die Milchstraße und Andromeda kollidieren und den Prozess der Verschmelzung beginnen. Wenn das Schwarze Loch der Milchstraße nicht in den Weltraum geschleudert wird, umkreisen sich die beiden Schwarzen Löcher gegenseitig.

Nur mit den schwarzen Löchern der Sternmasse werden sie Drehimpulse in Form von Gravitationswellen ausstrahlen und immer näher zusammenrücken. Irgendwann in ferner Zukunft werden die beiden Schwarzen Löcher zu einem noch supermassiveren Schwarzen Loch verschmelzen.

Die Milchstraße und Andromeda werden in Milkdromeda verschmelzen und in den kommenden Milliarden von Jahren weiterhin neue Galaxien sammeln, ihre schwarzen Löcher extrahieren und sie in das Kollektiv einmischen.

Schwarze Löcher können absolut kollidieren. Einstein sagte die Gravitationswellen voraus, die dies erzeugen würde, und jetzt hat LIGO sie zum ersten Mal beobachtet. Wenn bessere Werkzeuge entwickelt werden, sollten wir mehr und mehr über diese extremen Ereignisse erfahren.