Wie "stirbt"ein schwarzes Loch?
Ich habe mich bisher nur oberflächlich mit dem Thema beschäftigt und bin bisher auf den Begriff Quantenfluktuation gestoßen und dass dabei Teilchen und Antiteilchen entstehen und das schwarze Loch sich langsam auflöst. Was genau passiert da?
Noch dazu hatte ich eine Theorie gehört, dass ein Schwarzes Loch sich im Kern wie eine Feder aufzieht und diese Energie die dort mit der Zeit angestaut wird explosionsartig freigesetzt wird und somit die Materie des "Lochs" im Vakuum des Weltalls verteilt. Ist das möglich? (Es müsste ja eine Hälfte des Lochs entgegen die Andere drehen)
4 Antworten
Schwarze Löcher "verdampfen" mit der Zeit, weil an ihrem Ereignishorizont Hawking Strahlung entsteht. Das ganze ist etwas komplexer zu erklären (ich bin mir sicher die Experten hier können das besser verständlich machen. Da es aber bisher niemand genauer erklärt hat, möchte ich es gerne mal versuchen.):
Gegensätzlich zur klassischen Physik, wird das Vakuum im Weltraum in der Quantenphysik nicht als leer angesehen. Stattdessen glaubt man das in ihm sogenannte Vakuumfluktuation stattfindet. Darunter versteht man das ansonsten als konstant angesehene Werte in quantenmechanischen Größenordnungen Fluktuationen unterliegen. Unter anderem entstehen hier auch sogenannte virtuelle Teilchen-Antiteilchen Paare.
Entsteht nun in der Vakuumfluktuation sehr dicht am Ereignishorizont einen schwarzen Loches ein solches Paar, so kann es passieren, das einer der beiden Partner (z.B. Das Antiteilchen) in das schwarze Loch fällt (weil es gerade so im Schwarzschildradius liegt), der andere Partner (hier dann das Teilchen) es aber eben gerade noch so heraus schafft. Hierdurch entsteht ein Energieungleichgewicht:
Das schwarze Loch verliert Energie (des es nimmt das negative Teilchen auf) während Energie in den Raum entkommt (das "geflüchtete" Teilchen). Man darf das aber nicht mit dem strahlen andere Körper verwechseln. Nicht das schwarze Loch selbst strahlt (denn nichts entkommt aus dem Schwarzschildradius), sondern die "Oberfläche" des Ereignishorizontes lässt Strahlung entkommen.
Da die Vakuumfluktuation von Raum-Zeit Krümmung begünstigt werden, "strahlen" kleine schwarze Löcher stärker, denn ihr Schwarzschildradius ist kleiner und der Raum damit stärker um sie gekrümmt. Ein schwarzes Loch strahlt also immer mehr, je mehr Masse es verliert und verliert immer mehr Masse je mehr es strahlt. Daher zerstrahlen mikroskopische schwarze Löcher vermutlich sofort und es gibt entsprechen eine Minimalgröße in der ein schwarzes Loch noch stabil sein kann (~1000 Tonnen).
Die Strahlung ist thermisch (also Wärmestrahlung). Leider sind die uns bekannten schwarzen Löcher alle sehr groß und weit weg, sodass man die Strahlung (die ja entsprechend gering ist) bisher noch nie gemessen hat. Das Universum selbst ist insgesamt noch zu warm um solch geringe Strahlungsunterschiede auf diese Distanzen mit aktuellen Instrumenten zu messen.
Da liegst du daneben - mehr als die Addition beider Massen wäre physikalisch ohnehin nicht möglich.
Der Massenverlust konnte aber beobachtet werden: LIGO hat so ein Ereignis im September 2015 detektiert. Dabei hatten die SL 36 und 29 Sonnenmassen und das resultierende SL hatte nur 62 und nicht 65 S-Massen, macht 3 S-Massen Verlust in Form von G-Wellen. Dafür gab's 2017 den Nobelpreis
Stichwort "Hawking-Strahlung" (in etwa Temperaturstrahlung eines Schwarzen Loches)
Das 2. hat soweit ich mich erinnere irgendwas mit einer Zeitumkehr zu tun, weiß aber auch nichts Genaues mehr.
Da erinnerst du dich schwach an die Theorien Hawkings zu den Schwarzen Löchern, die er aber inzwischen großteils wieder revozieren musste.
Den Spiegel-Text haben mit Sicherheit keine Physiker verfaßt.
Einst, vor rund 20 Milliarden Jahren, so Hawking...
Hawking ist sich durchaus darüber im klaren, daß der Urknall vor knapp 13,8 und nicht 6,2 Mrd. Jahre früher stattfand.
...sei die gesamte kosmische Materie in einem einzigen Schwarzen Loch versammelt gewesen und dann beim Urknall ("Big Bang") explodiert
Daß das Universum mal ein Schwarzes Loch gewesen sei ist schon sehr lange widerlegt - ich habe bei Hawking auch nichts gefunden, wo er eine derartige Behauptung aufstellt. Wenn, dann war das Universum ganz zu Anfang ein Weißes Loch, aber sehr viel spricht dafür auch nicht.
Die anderen Statements des Spiegel sind ähnlich ungenau. Mir ist nicht bekannt, daß Hawking bei einem (hypothetischen) Big Crunch von einer Zeitumkehr ausgeht. Er hat eine komplexe Zeit benutzt, um die Singularität der ART handhaben zu können, was nur eine mathematische, virtuelle Konstuktion ist. Mit Zeitumkehr hat das nichts zu tun.
Es ist aber nicht auszuschließen, daß er derartige Analogien bei den Büchern benutzt hat, die er als Co-Autor seiner Tochter geschrieben hat - das sind aber nichtmal populärwissenschaftliche, sondern Kinderbücher - eine Art moderne "Grimms Märchen".
Und auch Prigogine wurde falsch interpretiert. Der geht nicht davon aus, daß die Entropie nicht existent sei. Seine dissipativen Strukturen stehlen sich ihren "entropischen Widerstand" gewissermaßen aus ihrer Umgebung.
Man weiß es nicht. Es gibt zwar verschiedenen mathematische Theorien dazu, aber keine einzige konnte bisher durch Beobachtung oder Messungen belegt werden.
Es verdampft ganz langsam was etwa 10^40 Jahre dauert, wenn man da überhaupt noch von Zeit reden kann. Es dauert eher eine Ewigkeit.
Es scheint bei SL noch einen ganz anderen Massenverlust zu geben, nämlich bei einer Verschmelzung: 2 verschmelzende SL sind leichter als beide zuvor waren. Der Massendefekt erklärt sich durch die erzeugten Gravitationswellen.
Dazu ist aber nicht zwingend ein 2. SL erforderlich. Auch die Verschmelzung mit einem Neutronenstern oder Weißen Zwerg würde dazu führen, nur deutlich schwächer.