In den 1960er Jahren entdeckten Astronomen Radioquellen am Himmel, die wie Sterne aussahen, aber keine Sterne sein konnten. Dafür waren sie viel zu weit weg. Später stellten sich diese “quasistellaren Objekte” oder “Quasare” als Zentren von aktiven Galaxien heraus. Dort sitzen gigantische schwarze Löcher und sorgen dafür, dass die Quasare heller leuchten als Milliarden Sterne. Wie das funktioniert, erklärt die aktuelle Folge der Sternengeschichten.

Die Folge könnt ihr euch hier direkt als YouTube-Video ansehen oder direkt runterladen.

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Die Sternengeschichten gibts natürlich auch bei iTunes (wo ich mich immer über Rezensionen und Bewertungen freue) und alle Infos und Links zu den vergangenen Folgen findet ihr unter http://www.sternengeschichten.org.

Kommentare (25)

  1. #1 Till
    22. November 2013

    Mir geht seit dem Hören der Folge eine Frage nicht mehr aus dem Kopf: Wie passiert das Magnetfeld des schwarzen Loches eigentlich den Ereignishorizont?

    Soweit ich das verstanden habe, wird die Elektromagnetische Kraft ja von Photonen übertragen und bei der Wirkung dieser Kraft auf Elementarteilchen wird ein Photon ausgetauscht. Bekanntermassen können Photonen aber dem schwarzen Loch nicht entkommen. Wie kann also das Schwarze Loch eine magnetische Kraft auf etwas jenseits des Ereignishorizontes ausüben?
    Ich bin mir sicher, dass das Missverständnis bei mir liegt, aber ich komme nicht darauf wo.

  2. #2 Florian Freistetter
    22. November 2013

    @Till: Naja, das Magnetfeld ist ja schon vorher da. Wir haben das Thema irgendwo in den Kommentaren schon mal ausführlich diskutiert. Weiß jemand zufällig noch, wo das war?

  3. #3 Alderamin
    22. November 2013

    @Florian

    Hab’ jetzt die Sternengeschichte noch nicht angehört, aber dass Schwarze Löcher (nicht deren Akkretionsscheiben) ein Magnetfeld haben können, wäre mir neu.

    Wenn es um ein elektrisches Feld geht, da finde ich auf die Schnelle zwei Kommentarstränge:

    http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2013/01/14/astronomen-beobachten-material-das-in-ein-schwarzes-loch-fallt/#comment-186259

    http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2012/03/21/was-passiert-wenn-die-erde-mit-einem-kleinen-schwarzen-loch-kollidiert/#comment-142306

    Meintest Du diese?

  4. #4 Florian Freistetter
    22. November 2013

    @Alderamin: “aber dass Schwarze Löcher (nicht deren Akkretionsscheiben) ein Magnetfeld haben können, wäre mir neu. “

    Naja, da meinen wir wahrscheinlich das gleiche. Da ist ein Loch und da ist ein Magnetfeld. Und im normalen Gebrauch (auch in der Wissenschaft) sagt man da halt oft “Das Magnetfeld des Lochs”…

  5. #5 Alderamin
    22. November 2013

    @Florian

    Hab weiter unten im zweiten Link noch eine gute Antwort von Niels gefunden, der kennt sich ja weit besser als ich aus. Und zumindest beim Kollaps eines geladenen Schwarzen Lochs gibt’s auch ein Magnetfeld:

    http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2012/03/21/was-passiert-wenn-die-erde-mit-einem-kleinen-schwarzen-loch-kollidiert/#comment-142443

    “Das Magnetfeld des Lochs”

    Wie gesagt, die Folge habe ich noch nicht angehört, deswegen weiß ich nicht genau, worauf sich Tills Frage bezieht, aber was das Magnetfeld der Akkretionsscheibe betrifft: da sich dieses komplett außerhalb des Ereignishorizonts befindet, braucht hier ja gar nichts dem Ereignishorizont zu entkommen.

  6. #6 Alderamin
    22. November 2013

    <blockquote zumindest beim Kollaps eines geladenen Schwarzen Lochs gibt’s auch ein Magnetfeld

    Korrektur, das war wohl nicht gemeint, sondern: wenn ein Schwarzes Loch geladen ist und mit einem anderen Objekt einen gemeinsamen Schwerpunkt umkreist, muss es auch Radiowellen abstrahlen. Ist dann aber so ähnlich wie bei den gleichfalls in diesem Fall abgestrahlten Gravitationswellen. Siehe Zitat in Niels’ Kommentar.

  7. #7 Till
    22. November 2013

    @Florian: Danke, mit Deinem Hinweis habe ich, glaube ich, die betreffende Diskussion gefunden: Dort stellt Mithos eine ganz ähnliche Frage, Alderamin argumentiert, dass das Magnetfeld hauptsächlich von dem Plasma der Akktretionsscheibe herrührt und Martin B. steuert einen Verweis auf zwei Bücher bei, die erklären, wie das Magnetfeld eines schwarzen Loches selbst funktioniert. Ich schätze, ich werde in den beiden Büchern mal nachschlagen ;).

  8. #8 Till
    22. November 2013

    Die Links in meinem vorigen Post scheinen nicht zu funktionieren. Ich meinte die Kommentare 2, 6 und 17 zu folgendem Artikel:

    http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2011/11/03/das-schwarze-loch-im-zentrum-der-milchstrasse-frisst-asteroiden/

  9. #9 Till
    22. November 2013

    Ich habe wohl zu lange an meinem Kommentar recherchiert 😉

    @Alderamin Danke für die vielen Hinweise ;-).

    weiß ich nicht genau, worauf sich Tills Frage bezieht

    Meine Frage bezieht sich auf die Aussage, dass die Teilchen in den Jets der Quasare durch das Magnetfeld des schwarzen Loches beschleunigt werden. Das hat mich verwirrt. Es ergibt aber natürlich sehr viel Sinn, dass die Akkretionsscheibe selbst ein Magnetfeld hat und dass dieses die Jets beschleunigt. Ich wollte da aber auf keinen Fall haarspalterisch werden. Ich bin einfach nicht auf die Akkretionsscheibe gekommen.

    Es würde mich aber trotzdem interessieren, ob auch das Loch selbst prinzipiell ein Magnetfeld haben kann und wie das mit der Quantenfeldtheorie zusammen passt. Meine Recherche (vor allem in den Kommentaren und entsprechenden Links von oben zitiertem Artikel) hat mich bisher schon zu der Kerr-Newman-Lösung geführt, die besagt, dass ein schwarzes Loch prinzipiell Masse, Drehimpuls und elektrische Ladung haben kann, also theoretisch die Bedingungen für ein klassisches Magnetfeld erfüllen kann. Ich werde wohl wirklich mal in die Bücher die Martin vorgeschlagen hat reinschauen.

  10. #10 Till
    22. November 2013

    Ich möchte nur noch einmal kurz auf den kommentar #34 von Andreas Müller im oben von mir erwähnten Artikel (Das schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße frisst Asteroiden!) hinweisen, den hatte ich oben nicht verlinkt und der hat mir auch sehr geholfen.

  11. #11 Alderamin
    22. November 2013

    @Till

    Oh, der Kommentar von Andreas Müller ist mir damals anscheinend durchgegangen, weil er erst spät freigeschaltet wurde. Der ist Experte und hat ein Online Astronomie-Lexikon geschrieben. Da findest Du sicher noch mehr Info.

  12. #12 Till
    22. November 2013

    Ich gebe mich bezüglich meiner Frage über prinzipiell mögliche elektromagnetische Felder eines schwarzen Loches (nicht der Akkretionsscheibe) jetzt mit folgender Erklärung zufrieden: Ein statisches elektromagnetisches Feld verhält sich prinzipiell genauso wie die Gravitation des schwarzen Loches: Es überträgt keine Information (da es sich nicht ändert) und reicht so problemlos über den Ereignishorizont hinaus. Sämtliche für einen externen Beobachter sichtbaren Änderungen des Feldes finden außerhalb des Schwarzschildradius statt. Damit haben auch sämtliche vom Schwarzen Loch ausgesendete Photonen (oder Gravitonen) ihren Ursprung ausserhalb des Schwarzschildradius und können das Loch folglich problemlos verlassen – Problem gelöst, jetzt kann ich beruhigt schlafen gehen 😉

    @Florian @Alderamin: Danke nochmal für Eure Hilfe.

  13. #13 Niels
    22. November 2013

    @Alderamin @Till

    Es würde mich aber trotzdem interessieren, ob auch das Loch selbst prinzipiell ein Magnetfeld haben kann und wie das mit der Quantenfeldtheorie zusammen passt. Meine Recherche (vor allem in den Kommentaren und entsprechenden Links von oben zitiertem Artikel) hat mich bisher schon zu der Kerr-Newman-Lösung geführt, die besagt, dass ein schwarzes Loch prinzipiell Masse, Drehimpuls und elektrische Ladung haben kann, also theoretisch die Bedingungen für ein klassisches Magnetfeld erfüllen kann.

    Kerr-Newman-Lösung ist genau richtig. Das ist die allgemeine Lösung für ein schwarzes Loch, nämlich eines mit Masse, Drehimpuls und elektrischer Ladung jeweils ungleich Null.
    Setzt man in diese Lösung für Ladung den Wert Null ein, bekommt man die Kerr-Lösung.
    Setzt man den Drehimpuls Null, ergibt sich die Reissner-Nordström-Lösung.
    Setzt man beides Null, erhält man die gute alte Schwarzschild-Lösung.

    Echte Kerr-Newman-Löcher haben selbstverständlich ein Magnetfeld, einfach weil sie elektrisch geladen sind und sie einen Drehimpuls besitzen.

    Das kann man sich hemdsärmelig so veranschaulichen:
    Schwarze Löcher mit Drehimpuls besitzen im Zentrum keine Punktsingularität sondern eine sogenannte “Ring”singularität.
    (Diese Raumzeiten mit Drehimpuls sind achsensymmetrisch und nicht mehr kugelsymmetrisch wie die drehimpulsfreien Lösungen. Deswegen ein “Ring” und kein “Punkt”.)
    So eine Ringsingularität kann man sich als singulären Massenstrom vorstellen, der in einem unendlich dünnen Ring fließt. Das verursacht den Drehimpuls.
    Ist das Loch auch noch geladen, fließt eben auch noch ein Strom entlang dieses Rings, wodurch ein Magnetfeld entsteht.

    Wie und ob das mit der Quantenfeldtheorie zusammenpasst weiß niemand. 😉
    In einer echten Quantentheorie der Gravitation dürfen jedenfalls eigentlich keine Singularitäten mehr auftauchen.

    Man geht allgemein davon aus, dass real existierende Schwarze Löcher ungeladen sind oder nur eine verschwindend geringe Ladung besitzen. Dann haben sie natürlich auch praktisch kein Magnetfeld. Es sind schlicht keine stark geladenen Materieansammlungen bekannt, die einem Loch eine Ladung verleihen könnten.

    Deswegen geht es in der Astronomie immer um das Magnetfeld der Akkretionsscheibe, nie um das des Loches.

  14. #14 Niels
    22. November 2013

    @Till

    Ein statisches elektromagnetisches Feld verhält sich prinzipiell genauso wie die Gravitation des schwarzen Loches: Es überträgt keine Information (da es sich nicht ändert) und reicht so problemlos über den Ereignishorizont hinaus.

    Na ja, das gilt nur, wenn der Drehimpuls Null ist. Selbst dann trägt das Feld Information über die Ladung des schwarzen Loches.
    Ist der Drehimpuls ungleich Null, sind die Felder natürlich auch nicht mehr statisch. Sie tragen dann zusätzlich auch noch Information über den Drehimpuls des Lochs.

  15. #15 Niels
    22. November 2013

    @Till
    Nachtrag:
    Zu schnell getippt und zu wenig gedacht:
    Die Felder sind natürlich trotzdem statisch. Das magnetische Feld trägt die Information über den Drehimpuls.

  16. #16 Till
    23. November 2013

    @Niels: Aus der stärke der Felder könnte man die Ladung und den Drehimpuls berechnen. Die Felder geben uns also Informationen über das schwarze Loch. Da die Felder statisch sind, übertragen sie aber keine Information und können somit soweit ich das verstanden habe den Schwarzschildradius durchqueren.

  17. #17 Alderamin
    23. November 2013

    @Niels

    Man geht allgemein davon aus, dass real existierende Schwarze Löcher ungeladen sind oder nur eine verschwindend geringe Ladung besitzen. Dann haben sie natürlich auch praktisch kein Magnetfeld. Es sind schlicht keine stark geladenen Materieansammlungen bekannt, die einem Loch eine Ladung verleihen könnten.

    Nach ein wenig Drüber-Nachdenken kommen mir daran Zweifel.

    Dass Schwarze Löcher keine Ladung haben, ist natürlich zu erwarten. Wenn sie aber tatsächlich ein Magnetfeld haben können, dann sollten sie das auch tun. Alle Sterne haben Magnetfelder. Wenn sie zu Neutronensternen kollabieren, werden diese zu ungeheuren Stärken komprimiert, was zum Pulsareffekt und zu den extremen Magnetaren führt. Wenn der Kollaps zu einem Schwarzen Loch führt, verschwindet das Magnetfeld dann etwa einfach? Oder bleibt es im Ereignishorizont eingefroren?

  18. #18 Alderamin
    24. November 2013

    @myself

    verschwindet das Magnetfeld dann etwa einfach?

    Nach ein wenig Recherche:

    Es wird abgekoppelt und abgestrahlt.

  19. #19 Niels
    24. November 2013

    @Till

    Da die Felder statisch sind, übertragen sie aber keine Information und können somit soweit ich das verstanden habe den Schwarzschildradius durchqueren.

    Wenn der Drehimpuls ungleich Null ist, ist die Raumzeit aber nicht mehr statisch. Sie rotiert mit dem Schwarze Loch und “zieht” dabei Materie, elektromagnetische Felder, Licht und alles andere mit sich (frame dragging).
    Daher auch meine kurzzeitige Verwirrung. Die elektromagnetischen Felder sind in dieser rotierenden Raumzeit statisch, ein weit entfernter Beobachter (der berühmte Beobachter im Unendlichen) sieht aber veränderliche Felder.

    Ich habe einfach ein bisschen Probleme mit der Aussage, dass keine Information übertragen wird. Energie kann nämlich problemlos übertragen werden. Wie wäre das ohne “Informationsübertragung” denkbar?
    Ein ziemlich bekannter Prozess, um rotierenden schwarzen Löchern Rotationsenergie zu entnehmen, ist der Penrose-Prozess. Ein anderer Effekt, der sogenannte Blandford-Znajek-Prozess ist wahrscheinlich die Hauptenergiequelle für Quasare.
    http://everything2.com/title/Blandford%2520Znajek%2520process

    Davon abgesehen:
    Wenn zwei schwarze Löcher mit Ladung und Drehimpuls verschmelzen, entsteht ein neues schwarzes Loch mit völlig anderem magnetischen und elektrischen Feld.
    Wie erklärst du das?

  20. […] sind die aktiven Zentren ferner Galaxien. In den Zentren dieser Galaxien sitzt ein supermassereiches schwarzes Loch, das von jeder Menge […]

  21. […] des Lichts registrieren können. Die Geschichte ist so wie in den 1960er Jahren bei den Quasaren. Die hatte man zuerst auch nur als starke Radioquellen am Himmel entdeckt. Später aber fand man […]

  22. […] Sie gehören sogar zu den hellsten Objekten im Universum: Sogenannte Quasare (siehe dazu auch hier) sind supermassereiche schwarze Löcher mit der millionfachen Masse der Sonne die sich in den […]

  23. […] erkannte, dass es sich dabei um die Zentren sehr weit entfernter Galaxien handeln musste (ich habe hier mehr dazu erzählt). Und es dauerte noch länger, bis man erkannte, woher sie ihre Energie bezogen und das schwarze […]

  24. […] on Quantum Gravity from X-ray and Gamma-Ray Observations”). Sie haben weit entfernte Quasare (also die aktiven Zentren großer Galaxien) beobachtet und daraus Rückschlüsse auf die fundamentale Natur von Raum und Zeit […]

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