Schwarze Löcher waren jahrhundertelang nur theoretisch spekulative Ideen.
Dieser winzige Splitter des tiefen Feldes von GOODS-N, der von vielen Observatorien wie Hubble, Spitzer, Chandra, XMM-Newton, Herschel, dem VLT und anderen abgebildet wurde, enthält einen scheinbar unauffälligen roten Punkt. Dieses Objekt, ein Quasar-Galaxie-Hybrid von nur 730 Millionen Jahren nach dem Urknall, könnte der Schlüssel sein, um das Geheimnis der Evolution von Galaxien und Schwarzen Löchern zu lüften. Einst spekulativ, sind die Beweise für die physische Existenz und Allgegenwart von Schwarzen Löchern jetzt überwältigend.
Das Konzept entstand erstmals 1783, als John Michell sie vorschlug.
Dieses Bild der Sonne, aufgenommen am 20. April 2015, zeigt eine Reihe von Merkmalen, die allen Sternen gemeinsam sind: Magnetschleifen, Protuberanzen, Plasmafilamente und Regionen mit höheren und niedrigeren Temperaturen. Die Sonne ist weniger dicht als die Erde, aber viel größer und massiver und hat eine viel größere Fluchtgeschwindigkeit von ihrer Oberfläche als die Erde besitzt. Wenn die Sonne dieselbe Dichte beibehielte, aber das 500-fache ihrer gegenwärtigen Masse hätte, würde sie bei entsprechender Volumenzunahme selbst zu einem Schwarzen Loch kollabieren, wie erstmals 1783 von John Michell gezeigt wurde, sogar in Newtonscher Schwerkraft.
Wenn Sie die Dichte der Sonne beibehalten, aber ihre Masse erhöhen, könnte Licht über ~500 Sonnenmassen nicht entkommen.
In einem Schwarzen Loch ist die Raumzeitkrümmung so groß, dass weder Licht noch Partikel entweichen können. Eine Singularität, basierend auf unseren aktuellen Gesetzen der Physik, muss unvermeidlich sein, obwohl die Natur dieser Singularität im Kontext der Allgemeinen Relativitätstheorie allein nicht gut verstanden wird.
Obwohl keine beobachtet wurden, lebte die Idee mit Karl Schwarzschilds Lösung von 1916 innerhalb von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie wieder auf.
Wenn Sie mit einer gebundenen, stationären Massenkonfiguration beginnen und keine nichtgravitativen Kräfte oder Effekte vorhanden sind (oder sie sind alle im Vergleich zur Schwerkraft vernachlässigbar), wird diese Masse immer unweigerlich zu einem Schwarzen Loch zusammenbrechen. Dies ist einer der Hauptgründe, warum ein statisches, nicht expandierendes Universum nicht mit Einsteins Relativitätstheorie vereinbar ist.
Bei genügend Masse in einem gegebenen Raumvolumen wird der Kollaps zu einem Schwarzen Loch unvermeidlich.
Von außerhalb eines Schwarzen Lochs emittiert die gesamte einfallende Materie Licht und ist immer sichtbar, während hinter dem Ereignishorizont nichts herauskommen kann. Aber wenn Sie derjenige wären, der in ein Schwarzes Loch gefallen wäre, könnte Ihre Energie möglicherweise als Teil eines heißen Urknalls in einem neugeborenen Universum wieder auftauchen; Die Verbindung zwischen Schwarzen Löchern und der Geburt neuer Universen ist immer noch spekulativ, wird aber auf eigene Gefahr verworfen.
1963 erweiterte Roy Kerr die Lösung von Schwarzschild um die Rotation.
Selbst für ein kompliziertes Gebilde wie ein massives, rotierendes Schwarzes Loch (ein Kerr-Schwarzes Loch) fallen Sie, sobald Sie den (äußeren) Ereignishorizont überqueren, unabhängig davon, aus welcher Art von Materie oder Strahlung Sie bestehen, in Richtung des Zentrums Singularität und tragen zur Masse des Schwarzen Lochs bei. Was an der zentralen Singularität passiert, wird jedoch von der aktuellen Physik nicht gut beschrieben, da ihr Verhalten pathologisch ist.
Gleichzeitig tauchten mit der Entdeckung der ersten Quasare suggestive Beweise für „Schwarze Löcher“ auf.
Zu den Funkmerkmalen der Galaxie Alcyoneus gehören ein zentrales, aktives Schwarzes Loch, kollimierte Jets und zwei riesige Funkkeulen an beiden Enden. Die Milchstraße ist unten für den Maßstab sowie „10x the Milky Way“ für die Perspektive dargestellt.
Diese extragalaktischen QUAsi-StellAr-Radioquellen (QUASARs) waren ultra-entfernt, leuchteten aber brillant im Radiolicht und darüber hinaus.
Diese Illustration eines radiolauten Quasars, der in eine Sternentstehungsgalaxie eingebettet ist, zeigt aus der Nähe, wie riesige Radiogalaxien entstehen sollen. Im Zentrum einer aktiven Galaxie mit einem supermassereichen Schwarzen Loch werden Jets emittiert, die in den größeren galaktischen Halo einschlagen, das Gas und Plasma mit Energie versorgen und Radioemissionen in Form von Jets in der Nähe des Schwarzen Lochs und dann von Federn und/oder verursachen Lappen weiter entfernt. Sowohl für supermassive als auch für Schwarze Löcher mit stellarer Masse gibt es überwältigende Beweise für ihre Existenz.
Dann wurde Cygnus X-1, ein Kandidat für ein Schwarzes Loch, das Röntgenstrahlen aussendet, in der Milchstraße gefunden.
Cygnus X-1 wurde 1964 als Röntgenquelle entdeckt, die mit einem Sternobjekt übereinstimmt, das ein Schwarzes Loch umkreist, und ist der erste bekannte Kandidat für ein Schwarzes Loch in der Milchstraße. Cygnus X-1 befindet sich in der Nähe großer aktiver Sternentstehungsregionen in der Milchstraße: genau der Ort, von dem erwartet wird, dass er ein Röntgenstrahlen emittierendes Doppelsternsystem aus Schwarzen Löchern findet.
In der Zwischenzeit demonstrierte Roger Penrose astrophysikalisch, wie sich schwarze Löcher in unserem Universum pragmatisch bilden könnten.
Wenn Materie kollabiert, kann sie unweigerlich ein Schwarzes Loch bilden. Penrose war der erste, der die Physik der Raumzeit herausgearbeitet hat, die für alle Beobachter an allen Punkten im Raum und zu allen Zeitpunkten anwendbar ist und die ein solches System regiert. Seine Konzeption ist seitdem der Goldstandard in der Allgemeinen Relativitätstheorie.
John Wheeler gab 1968 den Namen „Schwarze Löcher“.
Diese dreiteilige Ansicht zeigt die zentrale Region der Galaxie Messier 87, Heimat des größten bekannten Schwarzen Lochs (mit etwa 6,5 Milliarden Sonnenmassen), das innerhalb von etwa 100 Millionen Lichtjahren von uns bekannt ist. Der optische Strahl (oben), Radiokeulen (unten links) und ultraheiße Röntgenstrahlen emittierende Signaturen (unten rechts) weisen alle auf das Vorhandensein eines ultramassereichen Schwarzen Lochs hin, das kürzlich durch direkte Messungen des Event Horizon Telescope bestätigt wurde.
Einst spekulativ, ist der moderne Fall für sie überwältigend.
Diese Ansicht des Kokons, der das galaktische Zentrum der Milchstraße umgibt, hat einen Durchmesser von nur etwa 10 Lichtjahren, enthält aber möglicherweise unser zentrales, supermassereiches Schwarzes Loch, das etwa 4 Millionen Mal so viel wiegt wie unsere Sonne und wird möglicherweise von diesem angetrieben.
Röntgenemissionen entstehen durch beschleunigende, fallende, angesammelte Materie.
Am 14. September 2013 fingen Astronomen die größte Röntgeneruption ein, die jemals von dem supermassiven Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße, bekannt als Sagittarius A*, entdeckt wurde. Die Emission des Schwarzen Lochs in vielen Lichtwellenlängen hat auf seine Eigenschaften hingewiesen, aber es gibt keinen Ersatz für eine direkte Beobachtung seines Ereignishorizonts.
Einzelne Sterne umkreisen diese massiven, nicht leuchtenden Objekte.
Dieser 20-Jahres-Zeitraffer von Sternen in der Nähe des Zentrums unserer Galaxie stammt von der ESO und wurde 2018 veröffentlicht. Beachten Sie, wie die Auflösung und Empfindlichkeit der Merkmale zum Ende hin schärfer und besser werden und alle das (unsichtbare) zentrale supermassereiche Schwarz unserer Galaxie umkreisen werden. Es wird angenommen, dass praktisch jede große Galaxie, selbst in frühen Zeiten, ein supermassereiches Schwarzes Loch beherbergt, aber nur das eine im Zentrum der Milchstraße ist nah genug, um die Bewegungen einzelner Sterne um es herum zu sehen.
Gravitationswellen entstehen aus beiden Inspiralen
Die aktuellste Darstellung, Stand November 2021, aller Schwarzen Löcher und Neutronensterne, die sowohl elektromagnetisch als auch durch Gravitationswellen beobachtet wurden. Wie Sie deutlich sehen können, gibt es zwischen 2 und 5 Sonnenmassen keine „Lücke“ mehr; Vielmehr existiert diese Population und besteht wahrscheinlich aus Schwarzen Löchern, die sich aus der Verschmelzung von Neutronensternen gebildet haben, was mit dem Ereignis vom 17. August 2017 übereinstimmt.
und Fusionen.
Wenn zwei Neutronensterne kollidieren und ihre Gesamtmasse groß genug ist, führt dies nicht nur zu einer Kilonova-Explosion und der allgegenwärtigen Entstehung schwerer Elemente, sondern auch zur Bildung eines neuartigen Schwarzen Lochs aus den Überresten nach der Fusion. Gravitationswellen und Gammastrahlen aus der Verschmelzung scheinen sich mit ununterscheidbaren Geschwindigkeiten fortzubewegen: der Geschwindigkeit aller masselosen Teilchen.
Und Photonenemissionen offenbaren jetzt ihre Horizonte,
Größenvergleich der beiden Schwarzen Löcher, die von der Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration abgebildet wurden: M87* im Herzen der Galaxie Messier 87 und Sagittarius A* (Sgr A*) im Zentrum der Milchstraße. Obwohl das Schwarze Loch von Messier 87 aufgrund der langsamen Zeitvariation leichter abzubilden ist, ist das Loch um das Zentrum der Milchstraße von der Erde aus gesehen das größte.
einschließlich Polarisierungen,
Polarisierte Ansicht des Schwarzen Lochs in M87. Die Linien markieren die Polarisationsrichtung, die mit dem Magnetfeld um den Schatten des Schwarzen Lochs zusammenhängt. Beachten Sie, wie viel verwirbelter dieses Bild erscheint als das Original, das klecksartiger war. Es wird erwartet, dass alle supermassereichen Schwarzen Löcher Polarisationssignaturen aufweisen, die ihrer Strahlung eingeprägt sind.
direkt. Willkommen im goldenen Zeitalter der Schwarzen Löcher.
Die zeitlich gemittelten Daten von mehreren verschiedenen Zeitpunkten, die eine Reihe von Momentaufnahmen in der Entwicklung der Strahlung von Sagittarius A* zeigen. Die „durchschnittliche“ Bildstruktur widerlegte die schnelle zeitliche Entwicklung der Strahlung um dieses Objekt herum.
Mostly Mute Monday erzählt eine astronomische Geschichte in Bildern, Bildern und nicht mehr als 200 Wörtern. Rede weniger; lächle mehr.