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Wie entstehen Schwarze Löcher? Und wie sterben sie?

Wie entsteht ein schwarzes Loch
Wie entsteht ein schwarzes Loch?

Schwarze Löcher sind eines der bekanntesten Merkmale des Weltraums, ein Klassiker der Science-Fiction und etwas, über das wir immer noch nicht viel wissen. Wir wissen, wie sie entstehen, einige ihrer Eigenschaften und wie sie schließlich zerfallen und sterben.

Die Schwerkraft, die von einem Schwarzen Loch ausgeht, ist so groß, dass das Licht seiner Anziehungskraft nicht entkommen kann und sich die Zeit für Objekte verlangsamt, wenn sie sich der Singularität des Lochs nähern. Weil das Licht ihrer Anziehungskraft nicht entkommen kann, können wir Schwarze Löcher nicht sehen. Aber wir können ihre Auswirkungen auf die Umgebung sehen. Schwarze Löcher sind von einer Wolke aus überhitztem Staub und Gas umgeben, die am sogenannten Ereignishorizont, dem Rand des Schwarzen Lochs selbst, endet.

Schwarze Löcher können von der Größe eines Atoms bis hin zu supermassiven Schwarzen Löchern reichen, die die millionenfache Masse unserer Sonne haben. Die Schwerkraft eines Schwarzen Lochs ergibt sich aus seiner Dichte. Ein atomgroßes Schwarzes Loch enthält etwa so viel Masse wie ein großer Berg. Laut NASA ist das Schwarze Loch im Zentrum unseres Universums ein paar Millionen Mal größer als die Erde, enthält aber etwa die viermillionenfache Masse der Sonne.

Wie entstehen Schwarze Löcher?

Schwarze Löcher entstehen, wenn ein Stern stirbt. Nur größere Sterne werden zu Schwarzen Löchern. Die Sonne im Zentrum unseres Sonnensystems ist nicht groß genug und wird am Ende ihres Lebens zu einem Weißen Zwerg. Wenn einem größeren Stern der Brennstoff ausgeht, explodiert er in einer Supernova und schleudert seine äußeren Schichten ins All. Was von dem Stern nach der Supernova übrig bleibt, kollabiert in sich selbst und wird komprimiert, bis es ein Objekt mit null Volumen und unendlicher Dichte bildet. Das ist das, was wir ein Schwarzes Loch nennen.

Das Space Telescope Science Institute sagt, dass es unmöglich ist, die Anzahl der Schwarzen Löcher im Universum zu zählen, aber dass einer von tausend Sternen irgendwann zu einem wird. Aufgrund der Größe des beobachtbaren Universums gehen Wissenschaftler davon aus, dass etwa einmal pro Sekunde ein neues Schwarzes Loch entsteht. Die meisten, wenn nicht sogar alle, Galaxien haben ein supermassives Schwarzes Loch in ihrem Zentrum, und es gibt etwa 100 Milliarden beobachtbare Galaxien.

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Wie sterben Schwarze Löcher?

Ein schwarzes Loch kann zerfallen und dieser Zerfall wird durch die sogenannte Hawking-Strahlung gemessen. Die vorherrschende Theorie basiert auf der Tatsache, dass der Raum nicht so leer ist, wie die Menschen glauben.

Auf der Quantenebene tauchen ständig Teilchen auf und verschwinden wieder. Gelegentlich taucht ein Teilchenpaar auf, das als „Antimaterie-Paar“ bezeichnet wird. Eines besteht aus normaler Materie, das andere aus zerstörerischer „Antimaterie“. Normalerweise zerstören sich diese Teilchen gegenseitig fast augenblicklich. Eine Ausnahme ist, wenn sie am Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs auftauchen. Die immense Schwerkraft eines Schwarzen Lochs kann die beiden Teilchen trennen, sobald sie auftauchen. Das Teilchen, das in das Schwarze Loch hineingesaugt wird, nimmt nur wenig Masse ab, während das andere Teilchen ins All schießt, wo es als „Hawking-Strahlung“ entdeckt wird.

So sterben schwarze Löcher: Das Schwarze Loch löst sich schließlich auf, wenn es nicht ständig mehr Material aufnimmt, als es an abtrünnige Teilchen verliert. Damit hängt die Lebensdauer eines Schwarzen Lochs auch mit seiner Größe zusammen, denn ein supermassives Schwarzes Loch hat mehr Materie als ein normales Schwarzes Loch.

Auch ein verdampfendes Schwarzes Loch wird nicht ruhig bleiben, denn irgendwann erreichen sie einen Punkt, an dem sie nicht mehr genug Masse haben, um sich selbst zu erhalten. Priyamvada Natarajan von der Yale University erklärt, dass die Kraft, die ein Schwarzes Loch in seinen letzten Momenten ausstrahlt, ähnlich groß sein könnte wie „eine Million Kernfusionsbomben, die in einem winzigen Bereich des Weltraums hochgehen“. Die Energie, die am Ende des Lebens eines Schwarzen Lochs freigesetzt wird, mag zwar beängstigend erscheinen, ist aber alles andere als ein Problem. Obwohl sie nach irdischen Maßstäben unvorstellbar ist, sagt Natarajan, dass sie nur einen Bruchteil der Energie einer Supernova ausmacht – und Supernovas kommen viel häufiger vor.