Verblüfft
Gibt es etwas Seltsameres im Universum als Schwarze Löcher? Diese bizarren Gravitationsmonstrositäten verzerren nicht nur Raum und Zeit; Nur an sie zu denken, spannt und beugt auch die Vorstellungskraft der Menschen. Und zusammen mit all den umwerfenden Eigenschaften, von denen Sie vielleicht gehört haben - ihrer erstaunlichen Masse, ihrer unglaublich geringen Größe -, haben Schwarze Löcher eine Menge noch ausgefallenerer Eigenschaften, die weniger bekannt sind. Wir werfen einen Blick auf einige der erstaunlichsten Eigenschaften und theoretischen Möglichkeiten in Bezug auf diese kosmischen Kuriositäten.
Schwarze Löcher könnten Haare haben
In den 1960er Jahren schlug der Physiker John Wheeler vor, dass Schwarze Löcher "keine Haare haben", was bedeutet, dass jedes einzelne kosmische Objekt nur durch seinen Spin, seinen Drehimpuls und seine Masse von seinen Brüdern unterschieden werden kann. Alle anderen differenzierenden Informationen über ein Schwarzes Loch werden als "Haare" betrachtet und verschwinden vermutlich hinter dem undurchdringlichen Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs, einer Grenze um das Schwarze Loch, hinter der nichts, einschließlich Licht, entweichen kann.
Schnitt bis 2016, als der berühmte Physiker Stephen Hawking vorschlug, dass Schwarze Löcher tatsächlich eine opulente Frisur aus geisterhaften Partikeln mit null Energie aufweisen und dass diese hirsute Agglomeration Informationen über Material enthält, das das Schwarze Loch verbraucht hat. Diese Hypothese wurde nicht bewiesen, könnte aber dazu beitragen, ein langjähriges Paradoxon darüber zu lösen, was mit Gas und Staub passiert, die in den Schlund eines Schwarzen Lochs gefallen sind.
Schwarze Löcher produzieren Brunnen
Nichts soll dem starken Gravitationsgriff eines Schwarzen Lochs entkommen können. Dies gilt jedoch nur für Material, das dem Lochrand extrem nahe gekommen ist. Tatsächlich sind viele Schwarze Löcher von Gas- und Staubströmen umgeben, die wie Wasser, das einen Abfluss hinunterfließt, um das Loch kreisen. Reibung in diesem Material erzeugt Wärme, die im Gas und Staub aufgewühlte, sturmartige Strukturen erzeugt. Jüngste Beobachtungen legen nahe, dass diese Bewegung auch gewölbte Ringe erzeugt, die innere Materiesäulen umgeben, die direkt in die Luft schießen und stark an Springbrunnen erinnern.
Schwarze Löcher können verdunsten
Die Quantenmechanik bietet Teilchen eine weitere Möglichkeit, einem Schwarzen Loch zu entkommen. Theoretisch blinken Paare subatomarer Teilchen ständig um den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs hinein und heraus. Von Zeit zu Zeit wird die Konfiguration genau richtig ausgerichtet, damit einer der Partner in das Schwarze Loch fällt. Der identische Partner des Partikels wird dann mit extrem hoher Geschwindigkeit weggeschleudert und dem Schwarzen Loch ein kleines Stück Energie geraubt. Dies erzeugt nach Stephen Hawking, der das Phänomen entdeckte, sogenannte Hawking-Strahlung. Da Energie gleich Masse ist, kann dieser Prozess tatsächlich dazu führen, dass ein Schwarzes Loch schrumpft und schließlich über lange Zeiträume hinweg verdunstet.
Schwarze Löcher können von einer Feuerwand umgeben sein
Eines der Probleme mit Hawking-Strahlung besteht darin, dass sie für Physiker Rätsel aufwirft. Die durch diese Strahlung erzeugten subatomaren Teilchen sind verwickelt, was bedeutet, dass das, was mit dem einen passiert, sofort vom anderen gefühlt wird. Was fühlt sich der Partner, der nicht in das Schwarze Loch gefallen ist, als sein Partner in einen unendlich dichten Punkt zerquetscht wird? Niemand weiß. Eine Theorie besagt, dass das Schwarze Loch die Verschränkung der Teilchen trennt, ein Ergebnis, das nach den Gesetzen der Quantenmechanik eine verrückte Menge an Energie erzeugen würde. Dies würde wiederum bedeuten, dass alle schwarzen Löcher von lodernden Feuerwänden umgeben sind.
Schwarzes Loch könnte Informationen verschlüsseln oder nicht
Es ist schwer, die Masse der Schwarzen Löcher mit den Gesetzen der Quantenmechanik in Einklang zu bringen, nach denen Informationen über Teilchen niemals zerstört werden können. Aber Material, das über den Rand eines Schwarzen Lochs hinausrutscht, sollte für immer für das Universum verloren gehen. Dieses Kondundrum ist als Informationsparadoxon des Schwarzen Lochs bekannt. Eine Resolution ist Wissenschaftlern bisher entgangen. Jüngste Forschungsergebnisse legen nahe, dass Informationen, die innerhalb eines Schwarzen Lochs verschlüsselt werden, an die ausgehenden Partikelpartner in Hawking-Strahlung weitergegeben werden könnten. Es wurde jedoch keine endgültige Antwort auf dieses Paradox gefunden.
Schwarze Löcher könnten dunkle Materie sein
Kurz nach dem Urknall hätte das Universum eine Vielzahl winziger Schwarzer Löcher hervorbringen sollen. Da es sich bei diesen Merkmalen um massive Objekte handelt, die kein Licht abgeben, haben einige Physiker vermutet, dass diese ursprünglichen schwarzen Löcher für dunkle Materie verantwortlich sein könnten, dieses mysteriöse Material, aus dem die überwiegende Mehrheit der Materie im Kosmos besteht. Die Idee ist jedoch umstritten, da Daten des Laserinterferometer-Gravitationswellenobservatoriums (LIGO) ein Universum mit vielen winzigen Schwarzen Löchern ausgeschlossen haben. Vielleicht lauern dort draußen immer noch mittelgroße Schwarze Löcher, obwohl Beobachtungen darauf hindeuten, dass sie höchstens 1% bis 10% der dunklen Materie ausmachen würden.
Materie kann in einem Schwarzen Loch in die Zukunft reisen
Schwarze Löcher stoßen auf das Problem der Unendlichkeit - die Masse eines Schwarzen Lochs wird zu einem unendlich dichten Punkt zerkleinert, der unendlich klein ist. Physikalisch macht dies keinen Sinn, daher haben Forscher nach alternativen Frameworks gesucht, um Schwarze Löcher in den Griff zu bekommen. Ein Vorschlag ist als Quantenschleifengravitation bekannt, was darauf hindeutet, dass das Gewebe der Raumzeit nahe der Mitte des Schwarzen Lochs sehr stark gekrümmt ist. Dies würde dazu führen, dass sich ein Teil des Lochs in die Zukunft erstreckt, was bedeutet, dass Materie, die in das Loch gesaugt wird, die Zeit vorwärts reisen würde. Bisher bleibt diese Idee, die den Geist erweitert, theoretisch.
Wissenschaftler könnten schwarze Löcher aus einem anderen Universum entdeckt haben
Eine höchst kontroverse Beobachtung legt nahe, dass unser Universum ein Verspäteter ist. Frühere Universen könnten vor unseren existiert haben und schwarze Löcher enthalten haben. Der bekannte mathematische Physiker der Universität Oxford, Roger Penrose, hat argumentiert, dass die kosmische Hintergrundstrahlung - ein energetisches Relikt aus dem Urknall - Abdrücke dieser schwarzen Löcher aus früheren Zeiten enthält. Andere Wissenschaftler haben argumentiert, dass die Daten von Penrose nichts anderes als zufälliges Rauschen sind, aber die Möglichkeit bleibt faszinierend.
Wir werden bald ein Bild von einem Schwarzen Loch haben
Innerhalb weniger Tage werden die Physiker das erste Bild eines Schwarzen Lochs veröffentlichen. Dieses supermassereiche Tier lauert im Herzen unserer Milchstraße. Ein Foto davon aufzunehmen war das Ziel des Event Horizon Telescope. Dieses Instrument ist eigentlich ein globales Netzwerk von Radioteleskopen auf der ganzen Erde, die ihre Kräfte kombiniert haben, um näher als je zuvor an das galaktische Zentrum heranzuzoomen. Das Teleskop sollte in der Lage sein, den Schatten des Schwarzen Lochs über seiner Materialumgebung zu erkennen, und Bilder werden am 10. April erwartet.
