Schwarze Löcher gehören wohl zu den bizarrsten Objekten der Astrophysik. Es handelt sich dabei um kompakte Objekte im Universum, die aufgrund ihrer enormen Dichte bzw. Masse in ihrer Umgebung eine so starke Gravitation erzeugen, „dass weder Materie noch Licht aus dieser Region nach außen gelangen können“.
Der Begriff „Schwarzes Loch“ bzw. „Black Hole“ wurde erstmals 1967 durch den Relativitätstheoretiker John Archibald Wheeler etabliert. Der Begriff fasst folgende Eigenschaften dieser Objekte zusammen: Zum einen kann Materie in das Raumgebiet dieser Objekte nur hineinfallen, aber nicht wieder hinausgelangen („Loch“). Auch elektromagnetische Wellen wie sichtbares Licht können sich der Anziehungskraft nicht entziehen und werden eingeschlossen, weshalb das Objekt für unsere Augen „schwarz“ ist.
Die Faszination Schwarzer Löcher ist maßgeblich darin begründet, dass sie in unserer gegenwärtigen Vorstellung faktisch das Ende der Materie und damit eine Grenze im Universum darstellen. So erscheint es zunächst schwer vorstellbar, dass es Schwarze Löcher gibt, die alles um sich herum verschlingen. Andererseits gibt es ist in der modernen Astrophysik kaum noch einen Zweifel an der Existenz Schwarzer Löcher.
Die nachfolgende Facharbeit verfolgt das Ziel, das Phänomen „Schwarze Löcher“ auf eine verständliche Art und Weise zu beschreiben. Der Fokus liegt dabei auf der Entstehung und der Ortung dieser Phänomene.
Bei Schwarzen Löchern handelt es sich um Überreste von Sternen. Um zu verstehen, unter welchen Voraussetzungen sich Sterne überhaupt zu Schwarzen Löchern entwickeln, wird deshalb im ersten Teil der Arbeit zunächst der Lebenszyklus von Sternen dargestellt.
Im zweiten Teil werden die Eigenschaften und Strukturen Schwarzer Löcher näher beschrieben und darauf aufbauend die Nachweis- und Ortungsverfahren, die in der heutigen Astrophysik zur Identifikation und Untersuchung dieser Phänomene angewandt werden.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Entstehung Schwarzer Löcher
- Die Geburt von Sternen
- Der Rote Riese
- Entwicklung massereicherer Sterne
- Schwarze Löcher
- Eigenschaften und Struktur Schwarzer Löcher
- Raumzeit
- Singularität
- Ereignishorizont und Schwarzschild-Radius
- Rotierende Schwarze Löcher
- Akkretion
- Materie-Jets
- Nachweis und Ortung schwarzer Löcher
- Ausgangsproblem
- Röntgenstrahlung
- Kinematischer Nachweis
- Strahlungsausbrüche
- Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Facharbeit setzt sich zum Ziel, das Phänomen „Schwarze Löcher“ auf eine verständliche Weise zu beschreiben. Der Fokus liegt dabei auf der Entstehung und Ortung dieser Phänomene. Um die Entstehung von Schwarzen Löchern zu verstehen, wird zunächst der Lebenszyklus von Sternen dargestellt. Anschließend werden die Eigenschaften und Strukturen Schwarzer Löcher näher beschrieben und darauf aufbauend die Nachweis- und Ortungsverfahren, die in der heutigen Astrophysik zur Identifikation und Untersuchung dieser Phänomene angewandt werden.
- Entstehung von Schwarzen Löchern aus Sternen
- Eigenschaften und Struktur von Schwarzen Löchern
- Nachweis- und Ortungsverfahren für Schwarze Löcher
- Der Einfluss Schwarzer Löcher auf das Universum
- Offene Fragen und zukünftige Forschung
Zusammenfassung der Kapitel
Einleitung
Die Einleitung führt in das Thema „Schwarze Löcher“ ein und beschreibt deren besondere Eigenschaften und Faszination. Sie beleuchtet die Entstehung des Begriffs „Schwarzes Loch“ und erklärt, warum diese Objekte in der modernen Astrophysik eine wichtige Rolle spielen. Schließlich wird das Ziel der Facharbeit dargelegt, die Entstehung und Ortung von Schwarzen Löchern zu erklären.
Entstehung Schwarzer Löcher
Dieses Kapitel beleuchtet die Entstehung von Sternen aus interstellaren Gas- und Staubwolken. Es beschreibt den Prozess der Sternentstehung, von der Entstehung eines Protosterns bis zur Kernfusion im Sterninneren. Der Schwerpunkt liegt auf der Entstehung und Bedeutung des Wasserstoffbrennens, einem zentralen Prozess im Sternleben.
Eigenschaften und Struktur Schwarzer Löcher
Dieser Abschnitt beschäftigt sich mit den Eigenschaften und Strukturen von Schwarzen Löchern. Es werden wichtige Konzepte wie Raumzeit, Singularität, Ereignishorizont, Schwarzschild-Radius und Akkretion erklärt.
Nachweis und Ortung schwarzer Löcher
Das Kapitel behandelt die Methoden zur Identifikation und Untersuchung von Schwarzen Löchern. Es erläutert die Herausforderungen des Nachweises, da Schwarze Löcher keine elektromagnetische Strahlung emittieren. Stattdessen werden verschiedene Nachweismethoden, wie die Beobachtung von Röntgenstrahlung und die Analyse von Strahlungsausbrüchen, vorgestellt.
Schlüsselwörter
Die wichtigsten Schlüsselwörter und Themengebiete dieser Facharbeit sind: Schwarze Löcher, Sternentstehung, Wasserstoffbrennen, Kernfusion, Raumzeit, Singularität, Ereignishorizont, Schwarzschild-Radius, Akkretion, Röntgenstrahlung, Strahlungsausbrüche, Astrophysik, Gravitation.
- Quote paper
- Maximilian Piaszinski (Author), 2017, Entstehung und Ortung von Schwarzen Löchern, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/415719
