Hawkings Kosmos einfach erklaert

liegt, für einen Beobachter außerhalb vollkommen ab. Weil Schwarze Löcher einen Ereignishorizont haben, kann niemand in sie hineinspähen.
› Gefräßige Gruben und kreative Kräfte
    EXKURS
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› Die Erde als Murmel

    Schwarze Löcher sind die größtmöglichen Verdichtungen. Mehr Masse lässt sich in einem bestimmten Volumen nicht konzentrieren. Die Größe eines Schwarzen Lochs (wenn es nicht rotiert oder geladen ist) hängt nur von seiner Masse m ab und lässt sich leicht mit einer Formel berechnen, die Karl Schwarzschild entdeckt hat. Der nach ihm benannte Schwarzschild-Radius R S beträgt R S = 2Gm/c 2 . Dabei ist G Newtons Gravitationskonstante und c die Lichtgeschwindigkeit. Somit kann man für jedes Objekt, dessen Masse bekannt ist, ausrechnen, wie klein es wäre, wenn es sich zu einem Schwarzen Loch verdichten würde. Der Schwarzschild-Radius der Sonne beträgt nur knapp drei Kilometer, der der Erde etwa neun Millimeter – die Größe einer Murmel. Ein typisches Schwarzes Loch von zehn Sonnenmassen hat einen Halbmesser von 30 Kilometern. Und alle Sterne der Milchstraße hätten Platz in einem Schwarzen Loch mit rund 0,05 Lichtjahren Radius.
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    Schwarze Löcher sind kein bloßes Fantasiegebilde, sondern bevölkern anscheinend massenhaft das All. Das haben Astronomen seit den 1960er-Jahren entdeckt. Denn Schwarze Löcher selbst sind zwar unsichtbar, aber sie machen sich aufgrund ihrer Gravitation indirekt bemerkbar: Sie beeinflussen die Bewegung von sichtbaren Objekten in ihrer Nähe. Außerdem stößt Materie, die in die Fänge einer solchen Schwerkraftfalle gerät, eine Art Todesschrei aus, bevor sie in die finstere Grube stürzt: energiereiche Röntgen- und Gammastrahlung, die sich mit Weltraumteleskopen über riesige Entfernungen messen lässt.
    Gefräßige Ruine: Stellare Schwarze Löcher sind nur wenige Kilometer groß, haben aber die Masse mehrerer Sonnen. Sie entstehen beim Kollaps eines ausgebrannten Sterns. War dieser Teil eines Doppelsternsystems und bläht sich der Nachbarstern am Ende seines Lebens zu einem Roten Riesen auf, dann können seine äußeren Schichten in den Gravitationsschacht des Schwarzen Lochs hineingestrudelt werden. Bevor die Materie in die Raumzeit-Falle stürzt, sammelt sie sich in einer rotierenden Akkretionsscheibe um den Ereignishorizont an. Dort stößt sie eine Art Todesschrei aus – hochenergetische Röntgen- und Gammastrahlung, die empfindliche Satelliten-Teleskope messen können. Außerdem werden strahlenkegelartige Jets erzeugt, von starken Magnetfeldern gebündelt.
    Die sogenannten stellaren Schwarzen Löcher – Ruinen toter Sterne – sind nur wenige Kilometer groß und vereinigen doch die Masse von drei bis etwa 15 Sonnen in sich. (Eine Sonnenmasse entspricht rund zwei Milliarden Milliarden Milliarden Tonnen oder dem 330.000-fachen der Erdmasse). Viele Dutzend davon haben Astronomen in der Milchstraße und in einigen benachbarten Galaxien bereits aufgespürt – meist als eine Komponente in einem Doppelstern-System. Aus der gemessenen Bewegung des normalen Sterns lässt sich die Masse des unsichtbaren Begleiters errechnen.
    Stellare Schwarze Löcher sind allerdings wahre Leichtgewichte im Vergleich zu den supermassereichen Schwarzen Löchern. Diese stecken im Zentrum fast jeder Galaxie und besitzen einige Millionen bis über zehn Milliarden Sonnenmassen. Weil sie sich in der Frühzeit des Universums unglaublich viel Materie in kurzer Zeit einverleibt haben, sind sie rasant gewachsen. Dabei wurden irrsinnige Mengen an Strahlung frei. Das erklärt auch, warum die feurigen Zentren junger Galaxien (Quasare, Blazare) und sogenannte Aktive Galaxienkerne so hell sein können – so leuchtkräftig wie zehn oder 100 Milliarden Sonnen –, dass sie noch über Milliarden von Lichtjahren in Teleskopen sichtbar sind. Auf irdische Verhältnisse übertragen: Wenn eine Galaxie so klein wie Berlin wäre, dann hätte ihr aktives Zentrum nur die Ausmaße eines Staubkorns auf dem Brandenburger Tor, doch dieses Körnchen würde so grell scheinen wie alle Lichter der Großstadt zusammen.
    Das Reich der Schwarzen Löcher: Astrophysiker unterscheiden drei Größenklassen. Alle fangen „klein“ an – durch den Gravitationskollaps massereicher Sterne. Wenn solche stellaren Schwarzen