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GFS: Schwarze Löcher

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by

Niklas Braun

on 8 September 2013

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Transcript of GFS: Schwarze Löcher

Schwarze Löcher
GFS: Niklas Braun
Gliederung:
Entstehung
Rotieren Schwarze Löcher?
Aufbau
Unterschiedliche Arten
Spezialform: Das Wurmloch
Definition
Funktionsweise
Definition:
- extrem massereiches Objekt im Weltall
- unvorstellbar große Gravitation
- zieht sogar Licht an
Entstehung:
- keine Kraft ist mehr im Stande die Gravitationskraft
- weitere Verdichtung der Masse in einem Punkt
- Entstehung der Singularität
Aufbau:
- Singularität
- Ereignishorizont
Schwarzschildradius:
- Karl Schwarzschild (1873 - 1916)
- R =
2*G*M
C
2
s
Berechnung des Schwarzschildradius
Schwarzschildradius der Erde:
- R =
2*G*M
C
2
s
- G = 6,672 * 10 m /kg s
-11
2
- M = 5,972 * 10 kg
Erde
24
- C = 299792458 m/s
Schwarzschildradius der Erde:
ca. 8,8 mm
Funktionsweise:
Wie funktioniert Gravitation?
- wie wir Gravitation erleben:
- wie sie wirklich ist:
Beobachtung
Rotieren Schwarze Löcher?
Problem:
Wir können die Schwarzen Löcher nicht sehen
Beobachtungen:
- sehr helles Objekt
- weit entfernt
Stern?
- Leuchtkraft zu groß
Schwarzes Loch!
- Masse fällt in ein Schwarzes Loch
- Umwandlung von Masse in Energie
E=m*c
2
E
t
=
m*c
2
t
E
t
=
L
L = c *
2
m
t
zu kompensieren
Wie wird die Materie zu Energie?
Extreme Gravitation
Anziehen von Materie in der Umgebung
Umwandlung in Energie
Welche Masse wird zu Energie?
- Gas auf der Akkretionsscheibe
s
Nur Gas mit einem Abstand von maximal 3 R können wir als Licht wahrnehmen!
Reicht diese Leuchtkraft aus,
um die hellen Objekte zu erklären?
- nur 8% der Masse werden in Energie umgewandelt
-Leuchtkraft immer noch nicht groß genug
- Strahlungsdruck stellt natürliche Grenze dar
Mehr Materie = Mehr Strahlung?
Mehr Leuchtkraft, aber wie?
- Gas muss länger sichtbar bleiben
Raumzeit verdrehen
- Abstand der Materie zum Schwarzen Loch ist 5-mal kleiner
- "Wirkungsgrad" steigt auf 42%
Große Leuchtkraft ist erklärt
Unterschiedliche Arten:
- Supermassereiches Schwarzes Loch
- Mittelschweres Schwarzes Loch
- Stellares Schwarzes Loch
- Primordinales Schwarzes Loch
- Schwarzes Mikroloch
Supermassereiches Schwarzes Loch:
- Masse: 10 bis 10 Sonnenmassen
4
10
- Schwarzschildradius: 0,001 - 10 AE
- Vorkommen: Vermutlich Zentrum der meisten Galaxien
- Entstehung: Noch unklar
- Beispiel: Zentrum der Milchstraße (Sagittarius A:
Masse = 4,3 Millionen Sonnenmassen)
Mittelschweres Schwarzes Loch:
- Masse: ca. 1000 Sonnenmassen
- Schwarzschildradius: 10 km
3
- Vorkommen: vermutlich in Kugelsternhaufen
- Entstehung: Kollision zweier Sterne
- Beispiel: Kugelsternhaufen Omega Centauri
Stellares Schwarzes Loch
- Masse: ca. 10 Sonnenmassen
- Schwarzschildradius: etwa 30 km
- Entstehung: Endstadium eines Sterns
- Vorkommen: Bei jedem Stern, der genug Masse besitzt
- Beispiel: Doppelsternsystem in Zwerggalaxie IC 10
- Masse dieses Schwarzen Lochs: 24 - 33 Sonnenmassen
Primordinales Schwarzes Loch:
- Masse: Masse des Mondes
- Schwarzschildradius: 0,1mm
- Entstehung: kurz nach dem Urknall
- Vorkommen: nur theoretisch
- kurze Lebensdauer
Schwarzes Mikroloch:
- Künstlich in Teilchenbeschleunigern erschaffen
(zur Zeit noch nicht möglich)
- Größe: Elementarteilchen
- Lebensdauer: Sehr begrenzt
Beobachtung von Schwarzen Löchern:
- isoliert nicht beobachtbar
Indirkete Beobachtung:
- Auswirkungen auf Umgebung
- Ablenkung des Lichts:
- Helle Objekte
- Verschwindende Sterne
- Strahlungsschwankungen
- Bahnanalyse von Sternen
Indriekte Beobachtung:
Das Wurmloch:
- Spezialform des Schwarzen Lochs
- Einstein-Rosen-Brücke
- sehr energieaufwändig
- Schneller Zerfall
Fragen?
Rotverschiebung:
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