Am Montag ist wieder Halloween und es wird Zeit für ein wenig gruslige Astronomie. Ich weiß, ich weiß – man darf Halloween nicht gut finden. Böses amerikanisches Kommerzfest dass die schönen alten europäischen Traditionen auslöscht und so. Aber natürlich sind das nur Vorurteile und falsche noch dazu. Halloween ist ein Fest mit einer langen Tradition und astronomischen Grundlagen. Also erlaube ich es mir einfach, dieses Fest gut zu finden und empfehle diesen “Leitfaden für die Nacht der Kinder” zur Lektüre für alle Halloween-Hasser 😉 Jetzt aber wieder zurück zur grusligen Astronomie. Es geht um Geister, Phantome und schwarze Universen.
Kirill Bronnikov und Vladimir Donsokoy haben einen Artikel in der Zeitschrift Gravitation and Cosmology veröffentlicht dessen Titel geradezu nach einer Verarbeitung in einem Halloween-Artikel schreit. Ihre Arbeit heißt “Black universes with trapped ghosts” und ich würde sie euch hier wirklich gerne vorstellen. Leider handelt es sich dabei um jene seltsamen Bereiche der modernen Kosmologie, bei denen ich regelmäßig aussteige 😉
Es geht aber definitiv um Astronomie und nicht um Spukgeschichten. Das “schwarze Universum” ist eine der Möglichkeiten, das Paradoxon der schwarzen Löcher aufzulösen. Ein schwarzes Loch ist ja nach dem aktuellen Stand der Wissenschaft eine Singularität, also ein Punkt ohne jene Ausdehnung. Allen Wissenschaftler ist aber natürlich klar, dass das nicht wirklich so sein kann und das die Singularität nur ein Zeichen dafür ist, dass unsere Theorien noch nicht gut genug sind, um schwarze Löcher komplett zu beschreiben. Um das zu ändern bräuchte man eine Theorie, die Quantenmechanik und Gravitation gleichzeitig beschreibt und so etwas existiert noch nicht. Bis es soweit ist, haben die Wissenschaftler aber jede Menge Ideen, wie man mit den schwarzen Löchern umgehen kann. Eines davon ist das schwarze Universum. Sollte jemand in diesem Modell den Ereignishorizont eines schwarzen Loches überqueren, dann sieht er sich nicht einer Singularität gegenüber, sondern einem ganzen expandierenden Universum – eben dem schwarzen Universum. Das klappt aber nicht einfach so. Damit schwarze Universen existieren können, muss es eine bestimmte Art von Materie geben. Die Situation ist vergleichbar mit den Wurmlöchern, die ja ebenfalls spezielle Abarten von schwarzen Löchern sind, bei denen man hinter dem Ereignishorizont in andere Bereiche des Universums gelangen kann. Damit diese Wurmlöcher allerdings stabil bleiben, benötigen sie sogenannte exotische Materie mit negativer Energiedichte. Niemand hat bis jetzt diese Art von Materie nachweisen können und den Wissenschaftlern ist nicht mal klar, was das genau sein sollte. Vielleicht existiert diese exotische Materie aber tatsächlich und vielleicht ist sie für die dunkle Energie verantwortlich, also das, was die beschleunigte Ausdehnung des Universums verursacht. Diese Hypothese läuft unter dem Namen Phantomenergie. Bronnikov und Donsokoy untersuchen in ihrer Arbeit wie sich so eine Phantom- bzw Geistermaterie in schwarzen Löchern verhält und mehr kann ich dazu leider nicht sagen weil ich den Rest des Artikels nicht mehr verstanden habe. Sollte ich Experten unter den Lesern haben, können die vielleicht mit den Conclusions des Artikels etwas anfangen:
“It has been shown that a minimally coupled scalar field may change its nature from canonical to ghost in a smooth way without creating any space-time singularities. This feature, in particular, allows for construction of wormhole models (trapped-ghost wormholes) where the ghost is present in some restricted region around the throat (of arbitrary size) whereas in the weak-field region far from it the scalar has usual canonical properties. The same model has been modified here to construct another interesting type of configurations, black universes. It has also been found that, in the Einstein-scalar field system under study, a static, spherically symmetric configuration is inevitably a black universe if it is asymptotically flat, has a horizon, and the function r(u) grows linearly as u -> ± ∞. Though, all this can only happen if the scalar is of ghost nature at least in some part of space.”
Für die Leute denen es so geht wie mir und die keine Ahnung, worüber hier geredet wird, habe ich aber noch ein schönes Bild:
Das ist SH2 136, ein interstellarer Nebel aus Gas- und Staub in einem Sternentstehungsgebiet. Die Winde der jungen Sterne geben dem Nebel seltsame Formen und das hier schaut doch gefangenen Geistern im dunklen Universum doch sehr ähnlich (auch wenn es nichts mit der kosmologischen Arbeit von Bronnikov und Donsokoy zu tun hat. Mehr gruslige Astronomiebilder gibts übrigens bei Phil Plait. Ich wünsch euch ein grusliges Wochenende!
K. A. Bronnikov, & E. V. Donskoy (2011). Black universes with trapped ghosts Grav. Cosmol. 17 (2), 176-180 (2011) arXiv: 1110.6030v1
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