Erst kürzlich habe ich über die Entdeckung von 26 neuen schwarzen Löchern in der Andromedagalaxie geschrieben. Die Entdeckung schwarzer Löcher ist ja immer eine etwas verwirrende Sache (aber ok, das sind schwarze Löcher sowieso immer). Wie soll man etwas entdecken, das kein Licht aussendet? Schwarze Löcher sind schwarz. Der Weltraum ist schwarz. Wie soll man sowas finden?

Da gibt es zwei Möglichkeiten. Ein schwarzes Loch ist zwar schwarz, hat aber immer noch Masse. Sie sind zwar keine Staubsauger, aber sie verhalten sich so wie alle anderen Objekte mit Masse. Wenn man nun irgendwo einen Himmelskörper beobachtet, der einen anderen umkreist und der andere aber nicht zu sehen ist, dann stehen die Chancen gut, dass es ein schwarzes Loch sein muss. Durch detaillierte Beobachtungen kann man dann sogar rausfinden, wie groß und schwer das schwarze Loch sein muss. Das hat man zum Beispiel beim zentralen schwarzen Loch der Milchstraße so gemacht.

Bei der zweiten Methode nutzt man die Tatsache, dass ein schwarzes Loch zwar schwarz ist, seine Umgebung aber nicht notwendigerweise! Befindet sich in der Nähe des Lochs Materie – die zum Beispiel von einem Stern stammen kann, der das Loch umkreist – dann fällt die nicht einfach so direkt ins Loch sondern umgibt es scheibenförmig und bewegt sich auf spiralförmigen Bahnen zum Loch. Ein schwarzes Loch mit so einer Akkretionsscheibe ist ein aktives schwarzes Loch. Das Material, das es umgibt bewegt sich enorm schnell und dabei entsteht Strahlung. Und diese Strahlung können wir beobachten!

Wie die Umgebung eines schwarzes Lochs genau aussieht, hat die NASA simuliert, gemeinsam mit der Johns Hopkins University und dem Rochester Institute of Technology. Man hat an einem Supercomputer untersucht, wie sich Gas in der Nähe eines schwarzen Lochs verhält (“X-ray Spectra from MHD Simulations of Accreting Black Holes”). Das Ergebnis ist (unter anderem) dieses schöne Video, das uns zeigt, was wir beim Blick auf das schwarze Loch sehen könnten (wenn wir Röntgenstrahlen sehen könnten):

Kommentare (16)

  1. #1 bikerdet
    16. Juni 2013

    @ Florian :
    Ja, tolle Animation. Besonders durch die eingeblendeten Erklärungen sehr viel verstänlicher.
    🙂 🙂 Da sieht man mal, was die echten Profis wissen und was beim Thema Visualisierung möglich ist …

  2. #2 Badewannenplanscher
    16. Juni 2013

    Schick! Ganz ähnliche Bilder könnte ich vom Wasserabfluss meiner Badewanne machen.
    Ob die Schwarzen Löchern wohl einem ähnlichen Zweck dienen?

  3. #3 rolak
    16. Juni 2013

    einem ähnlichen Zweck dienen?

    Eindeutig, Badewannenplanscher, das Universum ist ja schon fast leergelaufen.

    Zu den im clip eingeblendeten Texten: Der Einfluß der game-engines auf die mainstream-Technik 😉

  4. #4 Linkempfehlung
    16. Juni 2013

    Hey Florian,

    noch knapp ne Woche einsehbar
    https://ddc.arte.tv/de
    Kannst Du dir ja mal geben, und wenn Du magst verlinken.

    Grüßle

  5. #5 Chev
    16. Juni 2013

    “umgibt es scheibenförmig”

    Echt scheibenförmig? In Animationen sehen schwarze Löcher immer nach Zylinder artigen Objekten aus (nur zum Verständnis? ). Also beispielsweise so das die Materie nur am Nord-Sued-Ende ins Loch fällt.
    Ist es nicht eher so, das man sich ein schwarzes Loch wie eine stark verdichtete Kugel vorstellen kann, wo die Materie zu allen Seiten einfällt? Dann würde die Materie das schwarze Löcher doch komplett umschließen und nicht scheibenförmig an der Nord-Sued Seite angezogen werden. Oder wie? :O

  6. #6 AmbiValent
    16. Juni 2013

    @Chev
    Du meinst wahrscheinlich den Gravitationstrichter, der in Animationen auftaucht. Der hat aber nichts mit dem echten Raum zu tun, sondern soll nur veranschaulichen, wie stark die Gravitationskraft ist. In diesen Grafiken stehen 2 Dimensionen für den Raum und die dritte für die Stärke der Gravitation. Die Grafiken zeigen dann einen Trichter, der aber nichts mit Nord- oder Südpol des Schwarzen Lochs zu tun haben.

    Die Scheibe bildet sich dadurch, dass die Materie in der Nähe des Schwarzen Lochs sozusagen selbst im Weg steht; ähnlich wie bei der Bildung des Sonnensystems bildet sich aus der ursprünglichen Wolke eine Scheibe heraus, in der die Materie das Schwarze Loch umkreist. Bei der Umkreisung würde es auch bleiben, wenn es in der Scheibe nicht zu Reibungsverlusten kommen würde, durch die der innere Bereich der Scheibe nach innen gedrängt wird und schließlich ins Schwarze Loch selbst fällt (der äußere Bereich drängt entsprechend nach außen, aber das sieht man nicht).

  7. #7 Piepsi
    16. Juni 2013

    *subscribe*

  8. #8 McPomm
    16. Juni 2013

    Dieser innere Photonenring ist lustig: die haben durch die Simulation tatsächlich berechnet/herausgefunden, dass diese Photonen durch so ‘ne Art extremem Swing-By-Manöver zweimal um das Loch kreisen, bevor sie in Richtung Betrachter “fliegen”.

  9. #9 Niels
    17. Juni 2013

    @AmbiValent

    Du meinst wahrscheinlich den Gravitationstrichter, der in Animationen auftaucht. Der hat aber nichts mit dem echten Raum zu tun, sondern soll nur veranschaulichen, wie stark die Gravitationskraft ist. In diesen Grafiken stehen 2 Dimensionen für den Raum und die dritte für die Stärke der Gravitation.

    In der Allgemeinen Relativitätstheorie gibt es keine Gravitationskraft. Körper, auf die keine weiteren Kräfte einwirken, bewegen sich in der gekrümmten Raumzeit auf Geodäten. Das sind vereinfacht die lokal kürzesten Verbindungslinien zwischen zwei Punkten.
    Im Spezialfall einer flachen Raumzeit (also ohne Massen oder Energien als Quelle einer Krümmung) sind diese kürzesten Verbindungslinien dann einfach nur Geraden. Also bleibt ein kräftefreier Körper für uns als äußere Beobachter in diesem Fall entweder in Ruhe oder er bewegt sich geradlinig und mit konstanter Geschwindigkeit. (Das ist bekanntlich das erste newtonsche Gesetz.)

    Wenn der Raum (die Raumzeit) jedoch gekrümmt ist, erscheint(!) uns diese Bewegung aber als räumlich gekrümmt und beschleunigt, obwohl der Körper immer noch kräftefrei einer Geodäten folgt. Das kann man dann fälschlicherweise als Kraft interpretieren.

    Also:
    Der “Gravitationstrichter” stellt genau diesen durch das Schwarze Loch gekrümmten Raum dar und damit eben gerade ausdrücklich doch den “echten Raum”.
    Dabei stellt man den ungekrümmten (Hintergrund-Raum) nur deswegen als Fläche dar, weil man das Ganze eben mit Hilfe von Papier oder auf einem Monitor darstellen muss, also nur zwei Dimensionen zur Verfügung hat.

  10. #10 Niels
    17. Juni 2013

    Das hat MartinB drüben bei “Hier wohnen Drachen” übrigens mal super einfach und anschaulich erklärt.
    Das hier ist der erste Teil der Artikelserie:
    https://scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2011/01/23/raumzeitkrummung-ganz-einfach/

  11. #11 Steffmann
    17. Juni 2013

    @Niels:

    Danke für die schöne Erklärung. Um allerdings einer Sache vorzubeugen:

    Wenn der Raum (die Raumzeit) jedoch gekrümmt ist, erscheint(!) uns diese Bewegung aber als räumlich gekrümmt und beschleunigt, obwohl der Körper immer noch kräftefrei einer Geodäten folgt. Das kann man dann fälschlicherweise als Kraft interpretieren.

    Nein, dass bedeutet nicht, dass die dunkle Energie nicht existiert. Nils hat die Physik bwz. die Interaktion zweier Körper beschrieben. Hat mit Kosmologie (fast) nix zu tun.

  12. #12 Beobachter
    20. Juni 2013
  13. #13 volki
    27. Juni 2013

    Wenn die Geschwindigkeit einer durch das Weltall fliegenden Galaxie rund 200.000 km/s beträgt, stehen für die Erreichung der maximal möglichen Lichtgeschwindigkeit noch rund 100.000 km/s zur Verfügung.

    Nein! Da man bei hohen Geschwindigkeiten die relativistische Geschwindigkeitsaddition braucht.

  14. #14 Bullet
    27. Juni 2013

    Püh. Bullshit aus einem Buch per copy&paste verbreiten kann ich auch. Aber ich kneifs mir, weils peinlich aussieht. Und wer immer noch versucht, stur Geschwindigkeiten zu addieren wie inner U-Bahn, der hat mal so gar nix verstanden.

  15. #15 Kallewirsch
    27. Juni 2013

    Befände sich ein Lichtstrahl innerhalb des Schwarzen Lochs, würde er die Reisegeschwindigkeit der Galaxie von rund 200.000 km/s ebenso mitmachen.

    ui.
    Da hat aber wer so gar nicht verstanden, was es mit Ineritalsystemen bzw. mit einer der Grundannahmen der RT, der Unabhängigkeit der Naturgesetze vom Bewegungszustand (Galileische Relativitätsprinzip), auf sich hat.

    Man kann dieses Prinzip natürlich negieren. Allerdings steht man dann auf verlorenem Posten.

  16. #16 Florian Freistetter
    27. Juni 2013

    Hab das Copy&Paste gelöscht.