Nach einer etwas längeren Weihnachtspause geht es mit der montäglichen “Fragen zur Astronomie”-Serie weiter. Und heute geht es wieder einmal um die Objekte, über die es die meisten Fragen zu geben scheint: Schwarze Löcher! Im Zentrum unserer Milchstraße sitzt ein besonders großes Exemplar dieser seltsamen Himmelskörper. Seine Masse ist ein paar Millionen mal größer als die Masse unserer Sonne und damit gehört es noch zu den kleineren dieser sogenannten supermassereichen schwarzen Löcher. Man findet sie im Zentrum jeder großen Galaxie und einige von ihnen haben Massen, die viele hundert Milliarden Mal größer sind als die unserer Sonne. Aber warum? So lautet die heutige Frage: Warum befindet sich im Zentrum jeder Galaxie ein supermassereiches schwarzes Loch?

Eigentlich ist die Antwort darauf sehr einfach: Keine Ahnung! Aber solche Antworten sind natürlich unbefriedigend und darum möchte ich zumindest erklären, warum wir keine Ahnung haben und wie eine mögliche Antwort vielleicht irgendwann aussehen könnte.

Künstlerische Darstellung eines supermassereichen schwarzen Lochs (Bild: ESO/M. Kornmesser)

Künstlerische Darstellung eines supermassereichen schwarzen Lochs (Bild: ESO/M. Kornmesser)

Um herausfinden zu können, warum die supermassereichen schwarzen Löcher in den Zentren der Galaxien sitzen, muss man zuerst einmal verstehen, wie diese Himmelskörper entstehen. Und genau das ist das Problem. Das weiß nämlich noch niemand. Die Entstehung dieser riesigen schwarzen Löcher ist immer noch ungeklärt und Bestandteil der aktuellen astronomischen Forschung.

Wie die viel kleineren stellaren schwarzen Löcher entstehen, wissen wir mittlerweile recht gut. Ich habe das früher schon hier oder hier erklärt: Wenn ein großer Stern mit dem Vielfachen der Sonnenmasse am Ende seines Lebens keinen Brennstoff mehr hat und unter seinem eigenen Gewicht kollabiert, wird der Sternenrest dabei so kompakt, dass ein schwarzes Loch entsteht. Es ist dann so viel Materie auf so kleinem Raum zusammengedrängt, dass seine Anziehungskraft hinter einer bestimmten Grenze – dem “Ereignishorizont” – so groß wird, das nichts mehr aus diesem Bereich entkommen kann; auch kein Licht.

Aber diese schwarzen Löcher sind höchstens ein paar Dutzend Sonnenmassen schwer. Sie entstehen ja aus Sternen und können daher auch nicht schwerer sein, als es die Sterne selbst waren. Ein supermassereiches schwarzes Loch kann nicht auf die gleiche Weise entstehen, denn dazu bräuchte es Sterne, die ein paar Millionen oder Milliarden mal schwerer sind als die Sonne und die kann es nicht geben. Wird ein Stern zu schwer (die Grenze liegt in der Gegend von etwa 300 Sonnenmassen), dann brennt er auch so enorm heiß, dass er durch seine eigene starke Strahlung auseinander gerissen wird. Ein supermassereiches schwarzes Loch muss also auf einem anderen Weg entstehen.

Es könnte zum Beispiel langsam wachsen. In den Zentren der Galaxien stehen die Sterne besonders dicht. Ein normales schwarzes Loch könnte mit einem anderen kollidieren und verschmelzen. Und dann mit weiteren schwarzen Löchern und Sternen zusammenstoßen und immer weiter wachsen. Aber das braucht Zeit und wir wissen aus astronomischen Beobachtungen, dass die supermassereichen schwarzen Löcher schon recht früh im Universum aufgetaucht sind. Man findet sie schon in Galaxien, die nur wenige Milliarden Jahre alt (oder noch jünger) sind und das ist eigentlich nicht genug Zeit, damit sie Stück für Stück auf ihre gigantische Größe wachsen hätten können. Und man müsste in diesem Fall auch nicht nur kleine stellare schwarze Löcher und große supermassereiche schwarze Löcher finden, sondern auch schwarze Löcher mit allen möglichen Massen dazwischen. Aber von diesen Objekten hat man bis jetzt kaum welche entdeckt.

Es gibt noch diverse andere Hypothesen, die vom Kollaps riesiger Gaswolken bis hin zu einer Entstehung direkt beim Urknall selbst reichen. Aber so richtig überzeugend ist bis jetzt noch keine von ihnen. Am besten scheinen noch Modifikationen der Wachstumstheorie zu funktionieren. Durch das Verschlucken von einzelnen Sternen kann ein supermassereiches schwarzes Loch wohl tatsächlich nicht entstehen. Aber es kann sich vielleicht auch ab und zu einen etwas größeren Happen einverleiben – und zwar dann, wenn zwei Galaxien kollidieren.

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Kommentare (67)

  1. #1 krypto
    19. Januar 2015

    Danke, wie immer ein sehr schöner Artikel!
    “…wohl tatsächlich nicht verstehen.” “entstehen”? 😉

  2. #2 Higgs-Teilchen
    19. Januar 2015

    @Florian

    Wie kann man denn feststellen wie viel Masse ein Schwarzes Loch hat?

  3. #3 knorke
    19. Januar 2015

    @Higgs
    vermutlich anhand der Strahlung bzw. der Größe der Akkretionsscheibe drumherum, würde ich denken (?)

  4. #4 Nico
    Neuseeland
    19. Januar 2015

    Vielleicht muss man die Frage umgekehrt stellen und beantworten: Warum ist um jedes besonders grosse schwarze Loch herum eine Galaxie? Das beantwortet freilich nicht die Frage nach der Entstehung des SL, aber (ohne jegliches Fachwissen) faende ich es plausibel, wenn zur Entstehung einer Galaxie eben eine solche zentrale Masse notwendig waere.

    cheers, Nico

  5. #5 krypto
    19. Januar 2015

    @Nico: Das ist nicht beweisbar:
    Ein großes SL fernab jedweder Galaxie ließe sich höchstens zufällig per Gravitationslinseneffekt entdecken.
    Wobei “zufällig” hier relativ ist. Es gibt Projekte, die suchen nach solchen Effekten.

  6. #6 christian groschke
    19. Januar 2015

    “Durch das Verschlucken von einzelnen Sternen kann ein supermassereiches schwarzes Loch wohl tatsächlich nicht verstehen” Nur um in diesem Fall den Text richtig zu verstehen

    Es soll wohl heißen entstehen -Oder versteh ich da jetzt was falsch? Bin jedenfalls bei der Stelle im Text gestolpert.

  7. #7 Darth Ewok
    19. Januar 2015

    etwas off-topic: dieser artikel ist dramaitsch besser als vieles, was man so in “wissenschafts”-sendungen im fernsehen sieht: dort werden oft die wüstesten behauptungen so präsentiert, als ob es felsenfest nachgewiesene fakten wären. florian ist ehrlich und sagt klipp und klar, was sache ist: keiner weiss es genau und alles sind vermutungen. meiner meinung nach hilft sowas viel mehr, das vertrauen in die wissenschaft zu steigern. wären nur alle die anderen quotengeilen pseudo-wissenschafter im fernsehen auch so…

  8. #8 krypto
    19. Januar 2015

    @Knorke, Higgs:
    Die Massenberechnung erfolgt über Spektralanalysen.

  9. #9 Karsten
    19. Januar 2015

    @Higgs-Teilchen

    Hallo, ich bin zwar nicht Florian, aber mit meinem gesunden astronomischen Halbwissen 😉 vermute ich mal, dass man das mit Hilfe der Gravitation, die das Schwarze Loch ausübt bestimmen kann. Denn je schneller ein Objekt in einer definierten Entfernung zum schwarzen Loch (sagen wir einfach mal 5 Mrd Kilometer) sein muß, um nicht ins Loch hineingezogen zu werden, desto stärker ist die Gravitation, die es ausübt, und desto höher sollte demzufolge auch dessen Masse sein …

  10. #10 Fermat
    19. Januar 2015

    Dürfte da nicht auch die Dunkle Materie eine Rolle spielen.
    Zumal es ja davon viel mehr gibt als normale Materie.
    Und da sie nicht mit Strahlung wechselwirkt, ist sie der Gravitation ja hilflos ausgeliefert.

  11. #12 BerndB
    19. Januar 2015

    Hmm, du meinst also, dass eine Zusammenballung überwiegend dunkler Materie das Schwarze Loch bildet?
    Sozusagen “Dunkle-Materie-Sterne”. Gibt es darüber schon Theorien? Vielleicht aus Dichteschwankungen der DM nach dem Urknall? Aber das wäre ja dann auch ein langsames Wachstum, oder?

  12. #13 Alderamin
    19. Januar 2015

    @Nico

    Die Masse des zentralen Schwarzen Lochs einer Galaxie ist viel kleiner als die der Galaxie selbst. Z.B. hat Sagittarius A* eine Masse von etwa 4 Millionen Sonnenmassen, die Milchstraße hat vielleicht eine Billion Sonnenmassen (mit Halo und Dunkler Materie), ein Faktor 250000 Unterschied. Es ist nicht plausibel, dass ein kleines Schwarzes Loch das Wachstum einer großen Galaxie beeinflusst. Eher umgekehrt.

    Es ist nämlich so, dass es eine noch nicht verstandene lineare Beziehung zwischen der Masse des zentralen Schwarzen Lochs von Galaxien und ihrem Kernbereich (Bulge) gibt. Das Wachstum der Galaxie scheint also irgendwie mit dem des Schwarzen Lochs einher zu gehen.

    Was außerdem noch erwähnenswert ist, sind Quasare. Diese sehr hellen, punktförmigen Quellen sind nach geltender Theorie supermassive Schwarzen Löcher, bei denen so viel Materie einfällt, dass die umgebende Galaxie völlig überstrahlt wird und unsichtbar bleibt. Quasare gab es nur im frühen Universum, es gibt keine besonders nahen. Das heißt, sie sind wohl bei jungen Galaxien anzutreffen, die noch im Wachstum begriffen sind. Wenn man nur in jungen, vermutlich noch im Wachstum begriffenen Galaxien Quasare findet, scheinen die Supermassiven Schwarzen Löcher ein Nebenprodukt der Galaxienentstehung zu sein.

    Wie das Supermassive Schwarze Loch allerdings zu Beginn überhaupt zustande kommt, ob da gleich Gas ohne den Umweg über die Sternentstehung sich zu einem solchen verdichtet, oder viele massive Sterne im Zentrum der Galaxie erst stellare Schwarze Löcher bilden, die sich dann vereinigen, ist bisher völlig unklar.

  13. #14 Alderamin
    19. Januar 2015

    @Fermat

    Über welchen Mechanismus soll sich die DM denn so stark verdichten, dass sie ein Schwarzes Loch bilden kann? Man bedenke, wie dicht die Materie schon in der Sonne ist, und die müsste von 700.000 km auf 3 km Radius schrumpfen, um ein stellares Schwarzes Loch zu werden.

  14. #15 Catweazle
    19. Januar 2015

    Wie groß bzw. schwer kann so ein Schwarzes Loch überhaupt werden bevor es von der eigenen Gravitation auseinander gerissen wird?

  15. #16 Marco T
    Zürich
    19. Januar 2015

    Was passiert eigentlich mit der ganzen Energie in einem schwarzen Loch? 1. Entweicht ja nicht mal Licht (Wärme usw.) aus dem Einflussbereich. D.h. die Temperatu (wenn man unter diesen Bedingungen noch von Temperatur reden kann) üsste fast ins unendliche steigen. Dazu kommt noch die Bewegungsenerge der eingefangenen Materie.
    Da ja schon in einem Neutronenstern die Atomkerne so dicht gepackt sind, dass sie wohl kaum mehr schwingen können, wie sieht das dann beim schwarzen Loch aus?

  16. #17 krypto
    19. Januar 2015

    @Catweazle: Da gibt es keine Grenze; bzw. schon: Das Äquivalent der Urknallenergie.

  17. #18 Wolfgang
    19. Januar 2015

    @Florian oder andere Kenner:
    Auf G+ (https://plus.google.com/111702250467112743029/posts/cybeXZxyBhy) hat sich ein Kreationist zu Wort gemeldet mit der Aussage “Es gibt keine schwarzen Löcher”. Ok, nicht weiter interessant an sich… Aber als Beleg verlinkt er einen älteren Physiker der glaubt dies belegt zu haben. Und da wird es für mich interessant. Man findet nämlich auch recht schnell was hier passiert ist: Der Glaube hat einen Wissenschaftler übermannt. Nach diesem Zitat ist alles klar:

    “Die beiden Herren, so behauptete der Physikprofessor nämlich listig, kämen gewiss in den Himmel. Aber sollten sie auf dem Weg dorthin in ein Schwarzes Loch fallen, könne ihnen selbst der liebe Gott nicht mehr helfen. Denn in einem Schwarzen Loch hätte ein Gott, der sich an seine eigenen Gesetze halte, alle Macht verloren. „Solchen Unsinn hat der Herrgott bestimmt nicht gemacht“, sagt Greiner, der angesichts der Wohlgeformtheit unserer Welt fest an einen Schöpfergott glaubt.”
    (http://www.faz.net/aktuell/rhein-main/frankfurt/diskussion-um-schwarze-loecher-dem-lieben-gott-wieder-allmacht-gegeben-11069718.html)

    Ein Wissenschaftler hat die Wissenschaft verlassen indem er versucht hat etwas zu belegen, um seinen Glauben zu bestätigen – was per se keine Wissenschaft mehr ist, sondern Esoterik.

    Leider bin ich nicht vom Fach. Deshalb meine Frage hier: Wie gut hat er das Ganze gemacht? Redet er hier einfach irgend einen Unfug “um seinem Gott zu gefallen”. Oder hat er sich Mühe gegeben?

    Bin gespannt auf Antworten.

  18. #19 Florian Freistetter
    19. Januar 2015

    @Marco T: Im Laufe der Zeit kühlen auch schwarze Löcher über den Mechanismus der Hawking-Strahlung ab. Aber das dauert sehr, sehr lange…

  19. #20 Fermat
    19. Januar 2015

    @Alderamin
    Guter Beitrag.
    Dein Link

    Du hast recht. Das hatte ich nicht bedacht. Man lernt hier halt nie aus. 😉

  20. #21 Alderamin
    19. Januar 2015

    @Catweazle

    Da die Gravitation mit zunehmender Masser immer größer wird, zerreisst es größer werdende Schwarze Löcher nicht. Wenn es jedoch mikroskopisch klein ist, dann strahlt es exponentiell zunehmend Hawking-Strahlung ab und explodiert am Ende. Hat aber noch niemand beobachtet (wie überhaupt mikroskopische Schwarze Löcher, die während des Urknalls oder ganz winzig im LHC erzeugt werden könnten).

    Nach manchen Varianten von Alan Guths Inflationstheorie wäre es allerdings denkbar, dass ein hinreichend stark komprimiertes Stück Materie (wie es in jedem Schwarzen Loch vorhanden sein könnte, je nachdem was die noch zu entdeckende Quantengravitation dazu sagt) eine inflationäre Expansion auslösen könnte, die sich ihren eigenen Raum schafft, unabhängig von unserem, unter hinter dem Ereignishorizont. Da würde dann ein eigenes (oder gar eine unendliche Folge) von Universen entstehen. Aber ohne Quantengravitation ist das wildeste Spekulation.

  21. #22 Florian Freistetter
    19. Januar 2015

    @Wolfgang: “Leider bin ich nicht vom Fach. Deshalb meine Frage hier: Wie gut hat er das Ganze gemacht?”

    Es bringt generell nichts, in irgendwelchen wissenschaftlichen Diskussionen Wörter wie “Gott” zu verwenden. Die können völlig beliebig interpretiert werden. Wenn der Herr Greiner meint, “Gott” hätte innerhalb eines schwarzen Lochs keine Macht mehr und es könne sie deswegen nicht geben, dann wäre das nur dann ein Argument wenn 1) sicher gestellt wäre, dass wir wüssten, was das Wort “Gott” bedeutet; wir 2) wüssten, dass etwas wie “Gott” existiert; wir 3) wüssten, dass “Gott” alles geschaffen hat und außerdem noch 4) wüssten, dass es nichts geben darf, wo “Gott” keine Macht hat. Aber mit Wissenschaft hat das nichts zu tun. Das “Argument” beschränkt sich im Wesentlichen auf: Weil ich glaube, dass Gott keine schwarzen Löcher geschaffen hat, kann es auch keine schwarzen Löcher geben. Aber das ist ein Zirkelschluss, der nichts belegt.

  22. #23 Wolfgang
    19. Januar 2015

    @Florian: Danke für deine Antwort! Ok, dem Artikel nach zu urteilen klang das, als hätte der gläubige Herr auch irgendwelche Berechnungen geliefert die diese Theorie widerlegen. Wobei das eigentlich auch ich als nicht Experte gleich ausschließen kann ohne die Berechnungen zu sehen, denn dann hätte er wohl einen Nobelpreis.

  23. #24 Wolfgang
    19. Januar 2015

    @Florian: Diese Passage meinte ich:

    “Nach seiner und Peter Hess’ Berechnungen – sie sprechen von der „Pseudokomplexen Relativitätstheorie“ – kann die Dichte von Materiezusammenballungen nicht gegen Unendlich gehen, wie dies bei Schwarzen Löchern der Fall sein soll. Nach ihrer festen Überzeugung stößt sich Materie, wenn sie eine bestimmte Dichte erreicht hat, wieder ab. Aus Gravitation wird Antigravitation. In dieser neuen Relativitätstheorie, zu der sie in Fachzeitschriften schon einige Aufsätze veröffentlicht haben und an der sie weiter eifrig rechnen, bleiben die empirisch nachgewiesenen klassischen Effekte von Einsteins Relativitätstheorie wie die Lichtablenkung oder die Periheldrehung der Planeten erhalten. Nur die Schwarzen Löcher verschwinden – womit sich auch die Singularität des Urknalls aufgelöst hat.”
    (http://www.faz.net/aktuell/rhein-main/frankfurt/diskussion-um-schwarze-loecher-dem-lieben-gott-wieder-allmacht-gegeben-11069718.html)

  24. #25 krypto
    19. Januar 2015

    @Wolfgang: Wenn der gläubige Herr dann eifrig zu Ende gerechnet hat, kann er seine Arbeit ja entsprechend zur Diskussion stellen. 😉
    Wie er jedoch allen Ernstes entgegen soliden Messdaten ein zyklisch zwischen 2 Urknallen pulsierendes Universum erklären will, möchte ich gerne wissen :-)

  25. #26 Alderamin
    19. Januar 2015

    @Wolfgang

    Auf den ersten Blick (ohne in den Inhalt einzusteigen) sieht das Paper von Hess und Greiner ja wie eine gewöhnliche wissenschaftliche Veröffentlichung aus. Allerdings findet man unter dem Stichwort “pseudo-complex general relativity” immer nur dieselben Autoren, das ist also offenbar eine Privattheorie der beiden und ihrer Mitarbeiter. Und das Papier wurde im “International Journal of Modern Physics E” veröffentlicht. Dies ist wohl peer-reviewt, aber der Science-Impakt-Faktor ist ziemlich unterirdisch, im Vergleich zu anderen Fachzeitschriften, d.h. auf die Zeitschrift wird sich selten bezogen; deswegen muss sie nicht notwendig schlecht sein, aber wenn man sein Papier offenbar nur dort unterbringen kann, und nicht in einem hochdotierten Magazin wie “Nature”, dann sagt das schon ein wenig über die mutmaßliche Qualität der Arbeit aus und was andere Gutachter davon hielten. Diese Theorie scheint also eher ein wenig abseitig zu sein.

  26. #27 Theoriezerstörer
    Quantenmatrix
    19. Januar 2015

    Das werden wohl nur kreative und wirkliche Wissen-Schaftler rausfinden, wie Einstein, Heisenberg, Reich, Tesla, aber Leute wie Freistetter werden ihr Leben nur sagen können KeineAhnung+.
    Kennst du das Buch:
    Free Radicals – the Secret Anarchy of Science , da wird man eine Antwort auf diese Fragen finden können 😉

  27. #28 Bruno
    19. Januar 2015

    “In den Zentren der Galaxien stehen die Sterne besonders dicht.” warum ist das so? Wenn es eine Folge des schwarzen Lochs wäre, müsste das ja vorher dagewesen sein, oder nicht?

    Links zum Thema Entstehung von Galaxien wären auch hilfreich, kenne mich da nicht aus.

  28. #29 krypto
    19. Januar 2015

    @Bruno:
    Das ist eine direkte Folge der Gravitation.
    Der Zusammenhang ist eher anders herum zu sehen:
    Dort, wo viel Materie ist, ist die Entstehungs- und Wachstumswahrscheinlichkeit für SL höher.
    Es gibt auch einen direkten Zusammenhang zwischen der Masse des zentralen SL und dem Galaxienkern(Bulge).

  29. #30 Alderamin
    19. Januar 2015

    @Bruno

    “In den Zentren der Galaxien stehen die Sterne besonders dicht.” warum ist das so?

    Die Zentren von Spiralgalaxien zeigen (wie auch elliptische Galaxien insgesamt) Spuren von Kollisionen, bei denen durch den Gravitationskollaps der kollidierenden Gaswolken zahlreiche Sterne gebildet wurden. Das Gas wurde zur Sternentstehung verbraucht oder von den Supernovae nach außen geblasen. Die verbliebenen Sterne sind entsprechend alt, weil keine neuen gebildet werden können.

    Links zum Thema Entstehung von Galaxien wären auch hilfreich, kenne mich da nicht aus.

    Die sind gut:

    http://www.springer.com/cda/content/document/cda_downloaddocument/9783827425553-c1.pdf?SGWID=0-0-45-1031937-p174012159

    http://www.mpa-garching.mpg.de/HIGHLIGHT/2000/highlight0009_d.html

    http://en.wikipedia.org/wiki/Galaxy_formation_and_evolution

    Da steht übrigens auch drin, warum die Größe der Schwarzen Löcher mit derjenigen des zentralen Bereichs korrelieren soll: weil beim Verschmelzen kleinerer Galaxien eben auch deren zentrale Schwarze Löcher irgendwann verschmelzen.

  30. #31 Siskin
    19. Januar 2015

    hmm …
    der Urknall war vorbei, die Energie verteilte sich annähernd homogen im Weltall und kühlte dabei aus. Teilchen entstanden – und mit ihnen fing die Gravitation zu wirken an.
    wenn nun anfangs die Materie relativ homogen aus der Energiewolke kondensierte würden überall im Weltall kleine inhomogenitäten ausreichen um Sterne entstehen zu lassen – und zwar supermassive, wie von Florian beschriebene “Wird ein Stern zu schwer (die Grenze liegt in der Gegend von etwa 300 Sonnenmassen), dann brennt er auch so enorm heiß, dass er durch seine eigene starke Strahlung auseinander gerissen wird.”
    Das Universum in diesem Stadium würde einem permanenten Feuerwerk von Sternexplosionen ausgesetzt sein, die Materie in alle Richtungen schießen …

  31. #32 Florian Freistetter
    19. Januar 2015

    @Theoriezerstörer: “Free Radicals – the Secret Anarchy of Science , da wird man eine Antwort auf diese Fragen finden können”

    Kenn ich. Aber über die Entstehung supermassereicher schwarzer Löcher steht da wenig drin…

  32. #33 Gokzilla
    19. Januar 2015

    beim channeln hat mir einer erzählt, das die Brutalo schwarzen Löchern dadurch entstanden sind , als beim Big Bääm die Materie nicht gleichmäßig verteilt wurden. Klingt plausibel.

  33. #34 Bruno
    19. Januar 2015

    @Alderamin danke, werd ich mir mal anschauen :-)

  34. #35 Alderamin
    19. Januar 2015

    @Bruno

    Die Zentren von Spiralgalaxien zeigen (wie auch elliptische Galaxien insgesamt) Spuren von Kollisionen,

    Gemeint sind natürlich Galaxienkollisionen, falls das nicht klar sein sollte.

    @Siskin

    wenn nun anfangs die Materie relativ homogen aus der Energiewolke kondensierte würden überall im Weltall kleine inhomogenitäten ausreichen um Sterne entstehen zu lassen

    Nein, zunächst formten sich aufgrund der Inhomogenitäten die Filamente und Voids im Gas, das sich dann allmählich zu kleinen Galaxien zusammenzog, die dann später weiter verschmolzen. Erst in den Galaxien wurden die ersten Sterne gebildet. Das primordiale Gas war zu dünn, um daraus gleich Sterne zu bilden.

    Die Entwicklung des Gase bis zu den Galaxien wurde auch schon sehr erfolgreich simuliert:

    http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2014/05/12/illustris-die-simulation-des-universums/

  35. #36 PDP10
    19. Januar 2015

    @Wolfgang, Alderamin:

    “Auf den ersten Blick (ohne in den Inhalt einzusteigen) sieht das Paper von Hess und Greiner ja wie eine gewöhnliche wissenschaftliche Veröffentlichung aus”

    Ach je, der Greiner … wird der auf seine alten Tage auch wunderlich ….

    Die Bücher von dem haben mich durchs halbe Hauptstudium gebracht … (nein, nicht die alten Auflagen – also die roten Dinger. Die waren schauerlich…).

    “das ist also offenbar eine Privattheorie der beiden und ihrer Mitarbeiter.”

    Scheint mir auch so.

  36. #37 Bullet
    19. Januar 2015

    @Wolfgang (#24):

    kann die Dichte von Materiezusammenballungen nicht gegen Unendlich gehen, wie dies bei Schwarzen Löchern der Fall sein soll

    “Unendlich” ist ein schweres Geschütz – und auch ohne daß ich hier den Vollexperten für Schwarzlochphysik raushängen lassen wollte (der ich eh nicht bin), ist jenes genannte “Argument” unsinnig. Zum Erzeugen eines Schwarzen Loches braucht man zwar hohe Materiedichte (damit man überhaupt so etwas wie einen außerhalb der Masseballung existierenden Schwarzschild-Radius bekommt), aber diese Dichte muß eben nur hoch genug sein, damit du auf einen wert von >c für die Fluchtgeschwindigkeit in definierbarer Entfernung vom Massezentrum bekommst.
    Für eine Masse wie die unserer Sonne reicht es da aus, sich in einem kugelförmigen Volumen von 1,5 (?) km Radius zu konzentrieren. Für eine Dichte von “gegen unendlich” müßte dieselbe Masse aber in ein Volumen von “gegen Null” (also wesentlich kleiner als ein Atomkern) gepackt werden. Und es ist leicht einsichtig, daß zwischen “genug” und “unendlich viel” noch eine Menge Platz ist…

    Nach ihrer festen Überzeugung stößt sich Materie, wenn sie eine bestimmte Dichte erreicht hat, wieder ab.

    Wenn man das widerspruchsfrei vorrechnen könnte, wäre das ja etwas, über das man reden kann. Allerdings interessiert mich irgendjemandes “feste Überzeugung” genau so weit, wie ich … na, lassen wir das.
    Rechnen sticht glauben.

  37. #38 Eso-Mystiker
    19. Januar 2015

    Es gibt keine Schwarzen Löcher. Das Universum ist auch nicht durch einen Urknall entstanden. Es ist zeitlich und räumlich unendlich.
    Die Wissenschaft darf nicht alles erforschen. Es ist z. B. unter Umständen gefährlich, wenn ein Mensch erforscht, ob er einen freien Willen hat. Es ist denkbar, dass ein Mensch gerade durch die Erforschung des freien bzw. unfreien Willens seinen freien Willen verliert. Und es ist denkbar, dass das menschliche Gehirn durch die Hirnforschung (negativ) verändert wird. Das heißt nicht, dass es gar keine Hirnforschung geben soll. Aber es soll nicht mehr Hirnforschung geben, als unbedingt nötig ist (um diverse Krankheiten zu bekämpfen). Zudem ist es möglich, dass ein Mensch verrückt wird, wenn er sich mit bestimmten Ideen beschäftigt, wie z. B. dass die Welt nur ein Traum ist. Die Welt ist real. Und Liebe ist mehr, als Chemie, Hormone usw. Der Mensch darf nicht unbedingt in natürliche Prozesse steuernd eingreifen. Und der Mensch darf natürliche Prozesse nicht unbedingt beobachten.

  38. #39 Jens
    19. Januar 2015

    @Florian
    Danke für den aufschlussreichen Bericht. So wie ich ihn verstanden habe, gibt es noch keine Theorie die die Entstehung supermassereicher SL überzeugend beschreibt.
    Gibt es eine Massenobergrenze für diese SL oder können sie beliebig groß werden?

  39. #40 Stefan
    20. Januar 2015

    Es gibt schon die Theorien von supermassiven Sternen aus denen dann die supermassiven Schwarzen Löcher entstehen.

    Da werden durchaus auch 100.000 Sonnenmassen für Sterne angegeben:
    http://arxiv.org/abs/1304.7787v2
    http://arxiv.org/abs/1308.4457v2
    http://arxiv.org/abs/1305.5923v1
    http://arxiv.org/abs/1404.4630v1

    Bisher dachte ich ja immer an Sterne mit Massen von etwa 1.000 bis 1.500 Sonnenmassen, die entstehen können, weil sie eben noch reine Wasserstoff/Helium-Sterne waren.

    Aufgrund der fehelnden Metallizität fragmentiert die Wolke nicht, aus der sich Sterne bilden. Es bilden sich aauch keine Pulsationsinstabilitäten und Sternwinde. Und die Akkretionsrate ist nach dieser Theorie weit höher (durch die fehlenden Sternwinde), wodruch der Stern viel schneller rotiert und dafür sorgt, dass das Material sich besser vermischen kann, wodruch der Kernbrennstoff länger anhält, bei gleichzeitiger weiter fortlaufenden Akkretion.

    So konnten Sterne entstehen mit mehr als 1.000 Sonnenmassen. Aus denen sind dann Schwarze Löcher mit hunderten bis eben tausend Sonnenmassen entstanden sind und bei Galaxieentstehungsmodellen wachsen die sehr, sehr schnell. Eben bis zu Milliardenfachen Sonnenmasse.

    Aber wie geschrieben, gibt offenbar auch die Theorien, wo die erste Sterngeneration weit, weit massenreicher war, als alles das was wir so kennen.

  40. #41 Krypto
    20. Januar 2015

    @Jens:
    Rein theoretisch kann ein SL sämtliche Energie, die beim Urknall frei wurde, in sich vereinen. Darauf will Greiner ja hinaus.
    Das ist jedoch nicht mit Beobachtungsdaten in Einklang zu bringen.
    @Bullet: Vielleicht lässt sich http://www.wissenschaft-online.de/astrowissen/astro_sl.html
    Andreas Müller mal wieder hier blicken :-)

  41. #42 rolak
    20. Januar 2015

    darf nicht .. unter Umständen gefährlich .. soll nicht

    Ja genau, Eso-Mystiker, so ist es – und auch schon damals war es ein Fehler und widernatürlich, die Bäume zu verlassen.

  42. #43 Zhar
    20. Januar 2015

    ein Fehler .. die Bäume zu verlassen

    Und einige, lieber rolak, sagten schon die Bäume seien ein Holzweg gewesen, die Ozeane hätte man niemals verlassen dürfen. Ich für meinen Teil denke, dass mit dem Lebendigsein hätte man am besten gleich sein lassen sollen.
    Aber wie schön, dass gewisse Leute so vieles, so sicher wissen!

  43. #44 PDP10
    20. Januar 2015

    “Aber wie schön, dass gewisse Leute so vieles, so sicher wissen!”

    Nun, jene Leute sind eben erleuchtet und wir dummen wissenschaftsgläubigen nun mal nicht.

    Qua fehlender Erleuchtung können wir eben oft nicht umhin zu sagen “wes ick doch nich!”.

    Aaaber! Immerhin waren einige von uns schlau genug, auf die Idee zu kommen, dass wir möglicherweise Sachen rausfinden können, wenn wir dieses oder jenes machen … Experimente zB.

    Denken wäre eventuell auch eine Idee …

    Aber wie Eso-Mystiker schon sagt:

    Zudem ist es möglich, dass ein Mensch verrückt wird, wenn er sich mit bestimmten Ideen beschäftigt”

    Huiuiui … dann lassen wird das vielleicht doch lieber mit dem Denken.
    Hinterher werden wir noch alle verrückt!

    Alle, ausser Eso-Mystiker versteht sich …

  44. #45 Yeti
    21. Januar 2015

    @florian:
    > Im Laufe der Zeit kühlen auch schwarze Löcher über den Mechanismus der Hawking-Strahlung ab. Aber das dauert sehr, sehr lange…

    Äh, nein. Schwarze Löcher werden wärmer, wenn sie Hawking-Strahlung abgeben. T ist umgekehrt proportional zur Fläche des Ereignishorizont. Und der verkleinert sich durch die Strahlung.

  45. #46 Florian Freistetter
    21. Januar 2015

    @Yeti: Da hast du recht. Sie verdampfen quasi. K.A. warum ich “abkühlen” geschrieben habe…

  46. #47 klauswerner
    22. Januar 2015

    In der vorletzten Science busters sendungwar von einem schwarzen Loch, sehr groß, die Rede, das wiederum Strahlung? an seinen Polen aussendet.

    Leider wurde das nicht weiter erklärt. Wie kann Strahlung ausgesandt werden, wenn ein schwarzes Loch noch nicht mal Licht wieder rauslässt?
    danke für ne Erklärung.

  47. #48 PDP10
    23. Januar 2015

    @klauswerner:

    Hier hatte jemand die gleiche Frage:

    https://www.mpibpc.mpg.de/148410/Schwarze_Loecher_und_Plasma-Jets

    (inkl. weiterführendem Link.)

  48. #49 Alderamin
    23. Januar 2015

    @PDP10

    (inkl. weiterführendem Link.)

    Der allerdings tot endet. Im Prinzip funktioniert das mit dem einfallenden Material so, dass es sich in einer Scheibe sammelt, die mit einem gehörigen Anteil der Lichtgeschwindigkeit um das Schwarze Loch rast, wobei sich das Gas durch Verdichtung und Reibung stark erhitzt. Ein heißes Gas zerlegt sich in Atomkerne und freie Elektronen (Plasma), die jeweils elektrisch geladen sind. Kreisende Ladung verursacht bekanntlich ein Magnetfeld wie bei einem Stabmagneten, senkrecht zur Ebene der kreisenden Ladung.

    Das Magnetfeld wirkt wiederum auf die geladenen Teilchen zurück (man denke an die gute alte Bildröhre, falls die noch jemand kennt, oder das Oszilloskop, wo jeweils ein Elektronenstrahl im Magnetfeld abgelenkt wird und ein Bild auf den Schirm zeichnet), so dass Materie aus der kreisenden Plasmascheibe entlang der Achse herausgezogen und beschleunigt wird (sogar mehr, als in das Schwarze Loch fällt). Wo die beschleunigten Teilchen in langsameres Gas rammen, entsteht die Strahlung, die entlang der Achse des Schwarzen Lochs (bzw. der Plasmascheibe) ausgestrahlt wird.

    So ungefähr läuft das ab (ich hoffe, ich’s hab’s halbwegs korrekt wiedergegeben, im Detail ist das wohl komplizierter und auch noch nicht 100% verstanden).

  49. #50 luca2004
    3. Februar 2015

    eine frage wenn ein schwarzes loch im zentrum der galaxie ist würde es dann nicht mit der zeit die ganze galaxie aufsaugen

  50. #51 JaJoHa
    3. Februar 2015

    @luca2004
    Für die Bahnen der Sterne um das schwarze Loch (solange der Abstand groß ist) spielen nur die Masse (und einige andere Parameter wie Drehimpuls und Energie) des Systems eine Rolle, aber es würde keinen Unterschied machen wenn man das Loch durch eine andere, gleich große Masse ersetzt. Das wirkt nicht wie ein Staubsauger.

  51. #52 Alderamin
    3. Februar 2015

    @luca2004

    Ich hab’ nebenan bei den Astronomiefragen eben erklärt, dass die Schwerkraft des Sterns immer größer an seiner Oberfläche wird, wenn er in sich zusammenstürzt, bis kein Licht ihm mehr entkommen kann. Die Schwerkraft außerhalb des ursprünglichen Sterns ändert sich aber nicht. Wenn die Sonne ein Schwarzes Loch würde (was sie nicht kann, dazu ist sie zu klein), dann würde die Erde weiter auf ihrer gewohnten Bahn um das Schwarze Loch Sonne kreisen. Aber weil die ganze Masse der Sonne auf einen Durchmesser von weniger als 6 km verkleinert wäre, käme man viel näher ihre Masse heran, und nur in unmittelbarer Nähe ist die Schwerkraft so groß, weil die ganze Masse auf kleinstem Raum gedrängt ist. Bei der normalen Sonne wäre an der Oberfläche ja z.B. die andere Sonnenseite fast 1,4 Millionen km entfernt und deren Anteil an der Gesamtschwerkraft der Sonne viel kleiner, deswegen zieht die normale Sonne weniger stark an, als ein Schwarzes Loch, wo man innerhalb von ein paar Kilometern die ganze Masse des ehemaligen Sterns findet. Die Schwerkraft hängt nämlich stark von der Entfernung ab, sie wird viermal so groß, wenn man die Entfernung zum Zentrum der Masse halbiert.

    Wenn man aber weit genug weg vom Schwarzen Loch ist, so weit, die die Erde von der Sonne, dann ist seine Schwerkraft nicht größer als die eines normalen Sterns.

    Das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße ist lediglich viel massiver als ein einzelner Stern, es ist so massiv wie Millionen Sterne, und es ist Millionen km groß. Aber in ein paar Lichtjahren (das sind mehrere zehn Millionen Millionen km) Entfernung tut es den Sternen nichts, die sausen nur ziemlich schnell im Kreis um das Schwarze Loch. Und die Milchstraße insgesamt hat einen Durchmesser von 100.000 Lichtjahren.

  52. #53 PDP10
    4. Februar 2015

    @Alderamin:

    ” (inkl. weiterführendem Link.)

    Der allerdings tot endet.”

    Uuups .. so’n Schei… tschuldigung @klauswerner …

    Sowas sollte man checken bevor man andere darauf verweist …

    PS: Oszilloskope funktionieren nicht mit Magnetspulen, sondern mit schnöden elektrischen Ablenkplatten.
    Wäre sonst auch doof für den Zweck …

  53. #54 Franz
    4. Februar 2015

    @PDP10
    PS: Oszilloskope funktionieren nicht mit Magnetspulen, sondern mit schnöden elektrischen Ablenkplatten.
    Auch schon seit 20 Jahren nicht mehr :)

  54. #55 krypto
    4. Februar 2015

    @Franz: Doch, die ollen, analogen Teile funzen immer noch 😉

  55. #56 luca 2004
    5. Februar 2015

    OK

  56. #57 Franz
    5. Februar 2015

    @krypto
    Natürlich stehen noch einige rum, aber gebaut werden sie nicht mehr und bei den Jungs und Mädels im Labor möglichst gemieden :)

  57. […] Bildes und damit auch im Zentrum der Galaxie in der Mitte der Galaxiengruppe befindet sich – so wie in jeder Galaxie – ein supermassereiches schwarzes Loch. Das schwarze Loch rotiert um seine Achse und jede […]

  58. #59 Captain E.
    22. September 2015

    Die Astronomen schätzen doch gerne immer alles ab. Wie sehen denn die Schätzungen dazu aus, wieviel der Masse eines Schwarzen Lochs aus Dunkler Materie besteht? Selbst wenn ein Schwarzes Loch nach heutiger Vorstellung nur aus normaler Materie heraus entstehen kann, so müsste Dunkle Materie, die hinein fliegt, doch für immer drinnen bleiben. Und da Dunkle Materie noch nicht einmal mit sich selbst besonders stark wechselwirkt, kann sie auch keine Akkretionsscheiben wie die normale baryonische Materie bilden. Stattdessen fliegt sie je nach aktueller Flugbahn am Schwarzen Loch vorbei oder stürzt hinein. (Ja, wegen der geringen Größe fliegt natürlich das meiste vorbei, aber ein wenig wird bestimmt einschlagen.)

  59. #61 Krypto
    9. Juni 2016

    Hier eine interessante Neuigkeit, die wohl einigen Modellen zur Entwicklung der galaktischen SL widerspricht:
    http://www.weltderphysik.de/gebiet/astro/news/2016/wie-schwarze-loecher-durch-intergalaktische-gaswolken-wachsen/

  60. […] leicht und bringen höchstens ein paar Dutzend Sonnenmassen auf die Waage. Dann gibt noch die supermassereichen schwarzen Löcher in den Zentren der Galaxien, die einige Millionen bzw. Milliarden mal schwerer als die Sonne sind. Wie die entstehen ist noch […]

  61. […] auch mit ihrer Gravitationskraft die Umgebung beeinflussen. In den Zentren von Galaxien, wo sich besonders massereiche schwarze Löcher befinden, geht es immer ein wenig gedrängter zu als in den Außenbereichen wo sich unsere Sonne befindet. […]

  62. […] habe früher schon etwas zur Entstehung dieser Objekte geschrieben und bin am Ende zu dem Schluss gekommen, dass wir noch nicht wissen, was da genau abläuft. Das […]

  63. […] wissen schon seit ein paar Jahrzehnten, dass sich direkt im Zentrum unserer Milchstraße ein supermassereiches schwarzes Loch befindet (so wie auch in den Zentren aller anderen großen Galaxien). So bezeichnet man schwarze […]

  64. […] erklärt (unter anderem hier), aber ich tue es gern noch einmal: Im Zentrum jeder großen Galaxie befindet sich ein supermassereiches schwarzes Loch. Wie der Name schon sagt, haben diese schwarzen Löcher super viel Masse. Einige Millionen mal mehr […]

  65. […] haben als solche von der Sonne oder selbst aus Supernova-Explosionen, in den Magnetfeldern der Akkretionsscheiben um supermassereiche Schwarze Löcher beschleunigt werden, insbesondere im Zentrum von aktiven Galaxien, deren Schwarze Löcher gerade […]