Schwarze Löcher

Schwarze Löcher

Nobelpreis für Physik 2020 - ergänzt um interessanten Link

Der Nobelpreis für Physik ging in diesem Jahr zur einen Hälfte an Roger Penrose (Großbritannien) sowie zur anderen Hälfte an Reinhard Genzel (Direktor des Max-Planck-Instituts in Garching bei München) und Andrea Ghez (USA) für ihre Forschungen zu Schwarzen Löchern.

Von Prof. Dr. Josef Lutz, Chemnitz
Nobelpreis für Physik 2020 - ergänzt um interessanten Link
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Als "Schwarze Löcher" werden Körper bezeichnet, deren Schwerkraft so groß ist, dass sie die von ihnen ausgesandte Strahlung wieder einfangen. Sie sind daher nicht sichtbar, daher der Name „Schwarz“. Der Vorgang ist natürlich, da Masse und Strahlung (Energie) zwei Existenzformen der Materie sind, die auch ineinander umwandelbar sind.

Superschwerer Körper im Zentrum unserer Milchstraße

Diese ungeheuer schweren Körper machen sich aber bemerkbar durch die Einwirkung auf ihre Umgebung. Im Zentrum unserer Michstraße wie auch in anderen Galaxien sitzt ein so superschwerer Körper der Masse von 4,3 Millionen Sonnen, zu einem Objekt vereinigt, das nicht größer als unser Sonnensystem bis zur Jupiterbahn sein kann. Sterne und Gaswolken werden von diesem Objekt angezogen, auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt bei der Umkreisung, Sterne werden geradezu zerrieben und die Materie heizt sich auf Millionen Grad auf. Sie strahlt hell, bevor sie verschluckt wird. Genzel und Ghez haben diesen Prozess im Detail erforscht. Es ist zu begrüßen, dass solche experimentell arbeitenden Astronomen mit dem Nobelpreis gewürdigt werden.

 

Der Begriff „Schwarze Löcher“ wurde vom sowjetischen Astronomen Ambarzumjan, der am damals weltgrößten 6-Meter-Teleskop im Kaukasus arbeitete, aber nicht verwendet. Seine Beobachtungen der Galaxienkerne zeigten vielfach Materieausbrüche aus dem supermassiven Zentralköper. Daher prägte er den Begriff „Weiße Löcher“ (Siehe dazu Lutz, Ratlos vor der großen Mauer – das Scheitern der Urknalltheorie). Die superschweren Zentralkörper können über hundert Millionen Jahre relativ ruhig sein, wie der in unserem Milchstraßensystem. Es kann aber auch zu massiven Ausbrüchen kommen, wie sie in aktiven Galaxien beobachtet werden.

Was bedeutet "Entropie"?

Roger Penrose arbeitete theoretisch an Schwarzen Löchern, er leitete deren Existenz mathematisch aus der Allgemeinen Relativitätstheorie von Einstein ab. Das ist soweit in Ordnung, aber nichts Neues. Penrose wandte sich später entschieden gegen die Existenz Weißer Löcher. Das Gesetz des Entropiezuwachses verbiete die Existenz Weißer Löcher (Penrose 2010) [1].

 

Der Begriff Entropie ist eine Zusammensetzung der griechischen Wörter en (innen) und trope (Umkehr). Er kommt aus der Wärmelehre. Haben wir zwei Körper mit unterschiedlicher Temperatur als ein abgeschlossenes System, so fließt die Wärme vom heißen zum kalten Körper. Schließlich werden beide Körper dieselbe Temperatur haben. Damit hat ihre Entropie zugenommen. Der Prozess ist nicht umkehrbar. Er wird als zweiter Hauptsatz der Wärmelehre bezeichnet.

 

Strikte Voraussetzung ist hier aber, dass das System isoliert ist: Nicht nur ohne Kontakt zu anderen Körpern, sondern auch im Inneren abgeschlossen. Es dürfen keine qualitativ neuen Prozesse auftreten. So berechnete 1862 der Physiker Lord Kelvin, dass die Sonne, die große Energiemengen aussendet, höchstens 100 Millionen Jahren alt sein könne. Dies war unvereinbar mit der Geologie, die Milliarden Jahre alte Gesteinsformationen entdeckte. Die Entdeckung der Kernfusion als Energiequelle im Innern der Sterne löste das Problem.

 

Im Innern der supermassiven Zentralkörper in Galaxien liegt eine Dichte vor, dass weder Atome noch deren Kernbausteine Protonen und Neutronen existieren können. Nur noch ihre tieferen Bestandteile – Quarks, Gluonen - sind möglich. Sie können nicht beliebig Masse und Energie sammeln, ohne dass es zum Umschlag kommt. Bei diesen Phasenübergängen finden Materieausbrüche statt, der Zentralkörper „spuckt“, es entstehen neue Teilchen.

Materie verschwindet nicht im Nichts eines "Schwarzen Lochs"

Diese Vorstellung steht aber im Widerspruch zur einfachen Anwendung des Gesetzes der Entropiezunahme. „Physiker wie Roger Penrose widmeten große Teile ihres Lebenswerks darauf, eine regelrechte Barriere gegen die Erforschung der Bildung von Teilchen in aktiven Galaxienkernen zu schaffen.“ (Siehe Christian Jooß, Selbstorganisation der Materie Dialektische Entwicklungstheorie von Mikro- und Makrokosmos S. 313). Das Verschwinden von Materie (als Einheit von Masse und Energie) ins Nichts eines "Schwarzen Lochs" ist genauso falsch wie die Entstehung von Materie aus dem Nichts im angeblichen Urknall.

 

Zahlreiche Beobachtungen von Galaxienkernen und ihren Emissionen sind in diesem Buch von C. Jooß geschildert. Penrose, der davon ausgeht „dass nicht sein kann was nicht sein darf“, sei daher ein Auszug aus einem Gedicht von Christian Morgenstern „Die unmögliche Tatsache“ (verfasst 1909) gewidmet:

 

„Palmström, etwas schon an Jahren,
wird an einer Straßenbeuge
und von einem Kraftfahrzeuge
überfahren. …

 

Eingehüllt in feuchte Tücher,
prüft er die Gesetzesbücher
und ist alsobald im Klaren:
Wagen durften dort nicht fahren!

 

Und er kommt zu dem Ergebnis:
Nur ein Traum war das Erlebnis.
Weil, so schließt er messerscharf,
nicht sein kann, was nicht sein darf.“

 

Das Gedicht in voller Länge

 

Über die Galaxienentwicklung und den Auswurf von Materie aus dem Galaxienkern gibt es auf der Webseite der Offenen Akademie einen Artikel des bekannten Astronomen Halton Arp: "Kosmologie - Quasare und die Geburt von Galaxien".