Unendliche Dichte, heißes Gas und Materiejets - scinexx | Das Wissensmagazin
Anzeige
Anzeige

Unendliche Dichte, heißes Gas und Materiejets

Wie ist ein Schwarzes Loch aufgebaut?

Schwarzes Loch mit Akkretionsscheibe saugt Materie von Begleiter ab © NASA/STSCI

Unterscheiden sich Schwarze Löcher im wesentlichen durch ihre Größe, das heißt Masse, so ist ihr prinzipieller Aufbau durchweg gleich. Die Astronomen nehmen heute an, gestützt durch Berechnungen und indirekte Beobachtungen, dass ein Schwarzes Loch generell aus folgenden Komponenten besteht:

Zeit und Raum hört auf zu existieren

Das Zentrum des Schwarzen Loches, oder das Schwarze Loch in seiner eigentlichen Bedeutung, ist die Singularität. Hier herrschen Zustände, die einzigartig im Universum sind. Die Singularität ist der Punkt, an dem die gesamte Masse des Objektes vereinigt ist, die Dichte ist unendlich groß, das Volumen jedoch geht gegen Null. Hier hören Zeit und Raum, so wie wir sie kennen, auf zu existieren und die Zustände können nur noch mit relativistischen Mitteln beschrieben werden. Kein Mensch kann sagen, wie die Singularität aussieht, da keine Information aus einem Schwarzen Loch jemals an die Außenwelt gelangt.

Der Bereich um die Singularität, der für jedes Schwarze Loch charakteristisch ist und aus seiner Masse berechnet werden kann, ist der Ereignishorizont. Er ist genau die Grenze, von der das Licht und somit auch alle Informationen gerade nicht mehr der Gravitation des Loches entkommen können, sozusagen der „point of no return“. Alles was innerhalb des Ereignishorizontes liegt, kann niemals nach außen gelangen und wird unaufhörlich in die Singularität gezogen.

Objekte, die sich außerhalb des Horizontes befinden, spüren zwar die Auswirkungen der ungeheuren Anziehung, werden aber nicht in das Schwarze Loch hineingezogen. Man kann sich den Ereignishorizont vorstellen wie eine Membran, die nur in eine Richtung durchlässig ist. Materie könnte nur dann in entgegengesetzter Richtung aus dem Loch herauskommen, wenn sie sich mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen würde, was nach Einstein unmöglich ist. Die Größe eines Schwarzen Loches wird durch den Radius des Ereignishorizontes beschrieben, da die Singularität selbst im Prinzip punktförmig ist.

Staub- und Gasteilchen umkreisen das schwarze Loch

Schwarze Löcher sind von einer riesigen, dichten Scheibe aus Materie umgeben, die die Astronomen als Akkretionsscheibe bezeichnen. Staub- und Gasteilchen, die sich in der Nähe des Loches befinden und der starken Gravitation ausgesetzt sind, sammeln sich allmählich rund um das Schwarze Loch und umkreisen es. Dadurch entsteht im Laufe der Zeit eine Scheibe mit immensen Ausmaßen.

Anzeige

In den inneren Regionen der Scheibe wird die Anziehung so stark, dass die Teilchen auf immer enger werdenden Kreisbahnen in das Schwarze Loch hineingezogen werden, ähnlich wie Wasser strudelförmig in einem Abfluss verschwindet. Dabei werden die Partikel stark beschleunigt. Materie, die den Ereignishorizont überschritten hat, stürzt fast mit Lichtgeschwindigkeit in die Singularität. Als Folge davon heizt sich die Materie bis auf einige Millionen Grad Celsius auf und sendet schließlich Strahlung in allen möglichen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums, vor allem aber Röntgenstrahlung, aus. Das ist der Grund, warum wir Schwarze Löcher überhaupt wahrnehmen können.

Materiejets aus heißem Gas

Ein weiteres Phänomen, das mit Schwarzen Löchern assoziiert ist, sind die sogenannten Materiejets. Sie bestehen aus heißem Gas und schießen mit weit mehr als der halben Lichtgeschwindigkeit bis zu Millionen von Lichtjahren weit ins Weltall hinein. Ihr Ursprung sind die heißen Gasmassen, die das Schwarze Loch umgeben. Sie stehen immer senkrecht zur Akkretionsscheibe.

Die Ursache dieser Jets liegt in dem intensiven Magnetfeld, das ein Schwarzes Loch umgibt. Rotiert ein Schwarzes Loch mitsamt seiner Akkretionsscheibe aus Staub und Materie, erzeugt es ein gewaltiges Magnetfeld. Die geladenen, energiereichen Partikel werden bei ihrer Bewegung durch das Magnetfeld zu Jets gebündelt, die der Rotationsachse des Lochs folgen. Dadurch werden sie auf extrem hohe Geschwindigkeiten beschleunigt und ins All „geblasen“. Es könnten jedoch auch andere Phänomene, beispielsweise der Druck des intensiven Strahlungsfeldes, für ihre Entstehung verantwortlich sein.

  1. zurück
  2. |
  3. 1
  4. |
  5. 2
  6. |
  7. 3
  8. |
  9. 4
  10. |
  11. 5
  12. |
  13. 6
  14. |
  15. 7
  16. |
  17. 8
  18. |
  19. 9
  20. |
  21. 10
  22. |
  23. 11
  24. |
  25. 12
  26. |
  27. 13
  28. |
  29. 14
  30. |
  31. weiter


Stand: 16.03.2001

Anzeige

In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Schwarze Löcher
Rätselhafte Phänomene an den Grenzen von Raum und Zeit

Zum Weiterlesen...
Links und Literatur

Ein unsichtbarer Stern, der alles festhält
Die Idee der Schwarzen Löcher ist nicht neu

Die Grenzen eines Schwarzen Loches
Der Schwarzschild Radius

Unendliche Dichte, heißes Gas und Materiejets
Wie ist ein Schwarzes Loch aufgebaut?

Verräterische Röntgenstrahlung
Schwarze Löcher können nur indirekt beobachtet werden

Wenn ein Stern sein Leben aushaucht
Schwarze Löcher von stellarer Masse sind Sternleichen

Ein Monster in ihrer Mitte
Aktive Galaktische Kerne enthalten supermassive Schwarze Löcher

Von Quasaren und Seyfert-Galaxien
Es gibt verschiedene Typen von aktiven Galaxien

Reise in ein Schwarzes Loch
Auswirkungen der Gravitation

Wenn man sich selbst von hinten sieht
Die besonderen optischen Eigenschaften eines Schwarzen Loches

Reisen durch Raum und Zeit
Gibt es Wurmlöcher und Weiße Löcher?

Schwarze Löcher sind nicht schwarz
Virtuelle Teilchen lassen Schwarze Löcher strahlen

Schwarze Löcher sind überall
Der Bedeutung der Schwarzen Löcher auf der Spur

Diaschauen zum Thema

keine Diaschauen verknüpft

News zum Thema

keine News verknüpft

Dossiers zum Thema

Big Eyes - Riesenteleskope und die letzten Rätsel im Kosmos

Anzeige
Anzeige