Sobald ein Objekt ein Schwarzes Loch betritt, kann es es nicht mehr verlassen. Egal wie viel Energie Sie haben, Sie können sich niemals schneller als mit Lichtgeschwindigkeit bewegen und den Ereignishorizont von innen überqueren. Aber was ist, wenn Sie versuchen, diese kleine Regel zu täuschen und ein winziges Objekt in den Ereignishorizont zu stürzen und es an ein massiveres zu binden, das den Horizont verlassen kann? Ist es möglich, irgendwie etwas aus dem Schwarzen Loch herauszuholen? Die Gesetze der Physik sind streng, aber sie müssen die Frage beantworten, ob es möglich ist oder nicht. Ethan Siegel von Medium.com schlägt vor, dass wir es herausfinden.
Ein Schwarzes Loch ist nicht nur eine superdichte und supermassive Singularität, in der der Raum so stark gekrümmt ist, dass alles, was hinein kommt, nicht mehr herauskommen kann. Was wir normalerweise denken, ist ein Schwarzes Loch - um genau zu sein - eine Raumregion um diese Objekte, aus der keine Form von Materie oder Energie - und nicht einmal Licht selbst - entweichen kann. Das ist nicht so exotisch, wie man denkt. Wenn Sie die Sonne so nehmen, wie sie ist, und sie auf einen Radius von mehreren Kilometern drücken, erhalten Sie fast ein Schwarzes Loch. Und obwohl unsere Sonne nicht von einem solchen Übergang bedroht ist, gibt es Sterne im Universum, die diese mysteriösen Objekte zurücklassen.
Die massereichsten Sterne im Universum - Sterne mit zwanzig, vierzig, einhundert oder sogar 260 Sonnenmassen - sind die blauesten, heißesten und hellsten Objekte. Sie verbrennen auch Kernbrennstoff in ihren Tiefen schneller als andere Sterne: in ein oder zwei Millionen Jahren statt vieler Milliarden wie der Sonne. Wenn diesen inneren Kernen der Kernbrennstoff ausgeht, werden sie zu Geiseln der stärksten Gravitationskräfte: so stark, dass sie ohne den unglaublichen Druck der Kernfusion, gegen den sie sind, einfach zusammenbrechen. Im besten Fall gewinnen Kerne und Elektronen so viel Energie, dass sie zu einer Masse miteinander verbundener Neuronen verschmelzen. Wenn dieser Kern massereicher ist als einige Sonnen, sind diese Neutronen dicht und massiv genug, um in ein Schwarzes Loch zu fallen.
Denken Sie also daran, dass die Mindestmasse für ein Schwarzes Loch mehrere Sonnenmassen beträgt. Schwarze Löcher können aus viel größeren Massen wachsen, zusammenwachsen, Materie und Energie verschlingen und in die Zentren von Galaxien eindringen. Im Zentrum der Milchstraße wurde ein Objekt gefunden, das vier Millionen Mal so groß ist wie die Masse der Sonne. Einzelne Sterne können in ihrer Umlaufbahn identifiziert werden, es wird jedoch kein Licht irgendeiner Wellenlänge emittiert.
Andere Galaxien haben noch massereichere Schwarze Löcher, deren Masse tausendfach größer ist als unsere eigene, und es gibt keine theoretische Obergrenze für ihre Höhe. Es gibt jedoch zwei interessante Eigenschaften von Schwarzen Löchern, die uns zur Antwort auf die am Anfang gestellte Frage führen können: Ist es möglich, etwas "an der Leine" zu ziehen? Die erste Eigenschaft bezieht sich darauf, was mit dem Weltraum passiert, wenn das Schwarze Loch wächst. Das Prinzip eines Schwarzen Lochs ist so, dass kein Objekt seiner Anziehungskraft im Raumbereich entkommen kann, egal wie beschleunigt es ist, selbst wenn es sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt. Die Grenze zwischen dem Ort, an dem ein Objekt das Schwarze Loch verlassen kann, und dem Ort, an dem es nicht kann, wird als Ereignishorizont bezeichnet. Jedes Schwarze Loch hat es.
Überraschenderweise ist die Krümmung des Raums am Ereignishorizont in der Nähe der massereichsten Schwarzen Löcher viel geringer und nimmt bei weniger massiven Löchern zu. Denken Sie darüber nach: Wenn Sie mit Ihrem rechten Fuß am Rand und Ihrem Kopf 1,6 Meter von der Singularität entfernt am Ereignishorizont "stehen" würden, würde die Kraft Ihren Körper dehnen - ein Prozess, der als "Spaghettifizierung" bezeichnet wird. Wenn dieses Schwarze Loch dasselbe wäre wie im Zentrum unserer Galaxie, würde die Zugkraft nur 0,1% der Gravitationskraft auf der Erde betragen, während die Zugkraft 1020 betragen würde, wenn sich die Erde selbst in ein Schwarzes Loch verwandeln würde und Sie darauf stehen würden mal die Schwerkraft der Erde.
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Wenn diese Zugkräfte am Rand des Ereignishorizonts klein sind, werden sie innerhalb des Ereignishorizonts nicht viel größer sein, was bedeutet, dass wir angesichts der elektromagnetischen Kräfte, die feste Objekte zusammenhalten, vielleicht unseren Plan erfüllen könnten: Tauchen Sie das Objekt in den Ereignishorizont und fast sofort Mitnahme. Kannst du das tun? Schauen wir uns zum Verständnis an, was genau an der Grenze zwischen einem Neutronenstern und einem Schwarzen Loch passiert.
Stellen Sie sich vor, Sie haben einen extrem dichten Neutronenball, aber ein Photon auf seiner Oberfläche kann immer noch in den Weltraum entweichen und nicht unbedingt zu einem Neutronenstern zurückkehren. Lassen Sie uns nun ein weiteres Neuron auf die Oberfläche legen. Plötzlich kann der Kern dem Gravitationskollaps nicht mehr widerstehen. Aber anstatt darüber nachzudenken, was an der Oberfläche passiert, sollten wir darüber nachdenken, was im Inneren passiert, wo sich ein Schwarzes Loch bildet. Stellen Sie sich ein einzelnes Neutron aus Quarks und Gluonen vor und stellen Sie sich vor, wie sich Gluonen in einem Neutron von einem Quark zum anderen bewegen müssen, damit ein Kräfteaustausch stattfinden kann.
Jetzt ist einer dieser Quarks näher an der Singularität in der Mitte des Schwarzen Lochs und der andere ist weiter entfernt. Damit der Kräfteaustausch stattfinden kann - und damit das Neutron stabil ist - muss das Gluon zu einem bestimmten Zeitpunkt vom nahen zum fernen Quark übergehen. Dies ist jedoch selbst bei Lichtgeschwindigkeit unmöglich (und Gluonen haben keine Masse). Alle Null-Geodäten oder der Pfad eines Objekts, das sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, führen zu einer Singularität in der Mitte des Schwarzen Lochs. Darüber hinaus werden sie niemals weiter von der Singularität des Schwarzen Lochs entfernt sein als zum Zeitpunkt des Auswurfs. Deshalb muss das Neutron im Ereignishorizont des Schwarzen Lochs zusammenbrechen und Teil der Singularität im Zentrum werden.
Kehren wir also zum Beispiel des Gurtzeugs zurück: Sie haben eine kleine Masse genommen und sie an ein größeres Gefäß gebunden. Das Schiff befindet sich außerhalb des Ereignishorizonts und die Masse ist untergetaucht. Wenn ein Teilchen den Ereignishorizont überschreitet, kann es ihn nicht wieder verlassen - kein Teilchen, nicht einmal Licht. Aber Photonen und Gluonen bleiben genau die Teilchen, die wir brauchen, um Kräfte zwischen Teilchen auszutauschen, die sich außerhalb des Ereignishorizonts befinden, und sie können auch nirgendwo hingehen.
Dies bedeutet nicht unbedingt, dass das Kabel reißt. Vielmehr wird die Singularität das gesamte Schiff in Mitleidenschaft ziehen. Natürlich werden Gezeitenkräfte unter bestimmten Bedingungen Sie nicht auseinander reißen, aber das Erreichen der Singularität wird unvermeidlich sein. Die unglaubliche Schwerkraft und die Tatsache, dass alle Teilchen aller Massen, Energien und Geschwindigkeiten keine andere Wahl haben, als zur Singularität zu reisen, wird stattfinden.
Daher haben sie nach dem Überqueren des Ereignishorizonts leider noch keinen Ausweg aus dem Schwarzen Loch gefunden. Sie können Verluste reduzieren und das, was bereits im Inneren ist, abschneiden oder in Kontakt bleiben und ertrinken. Die Wahl liegt bei Ihnen.
Ilya Khel