Astrophysik

Wie kann man in ein Schwarzes Loch hineinsehen? Astrophysik

Wie kann man in ein Schwarzes Loch hineinsehen?

Wenn Masse so stark konzentriert ist, dass der von ihr ausgehenden Gravitation nicht einmal mehr Licht entkommen kann, dann sprechen Physiker von einem Schwarzen Loch. Der Name trifft die physikalische Natur des Phänomens eigentlich nur unzureichend. Denn auch von einem Schwarzen Loch geht Strahlung aus, die so genannte Hawking-Strahlung. Außerdem versetzen Schwarze Löcher ihre Umgebung dermaßen in Aufruhr, dass sie auf keinen Fall unsichtbar bleiben: Da gibt es eine Akkretionsscheibe von Materie, die gerade in das Loch einströmt, es gibt jede Menge wirbelnder Magnetfelder – Sie brauchen kaum zu befürchten, aus Versehen in ein Schwarzes Loch zu fallen. Aber…
Warum verhält sich Dunkle Materie in kleinen Galaxien anders als in großen? Astrophysik

Warum verhält sich Dunkle Materie in kleinen Galaxien anders als in großen?

Das wichtigste Kennzeichen Dunkler Materie besteht darin, dass sie nur über die Gravitation wechselwirkt. Und Gravitation ist als einzige der vier Grundkräfte immer anziehend. Dunkle Materie müsste sich deshalb eigentlich, egal wo man sie trifft, immer im Massenzentrum der jeweiligen Struktur ballen, ob es sich nun um eine kleine Galaxie oder einen riesigen Galaxienhaufen handelt. Aber in der Realität sieht es anders aus: In Galaxienhaufen zeigt Dunkle Materie das erwartete Verhalten, in kleineren Galaxien jedoch verteilt sie sich deutlich stärker, als es der Fall sein dürfte. Das ließe sich damit erklären, dass die Dunkle-Materie-Teilchen wie Billard-Kugeln voneinander abprallen, also…
Wo versteckt das Universum seine fehlende Masse? Astrophysik

Wo versteckt das Universum seine fehlende Masse?

Schwarz macht schlank, sagt man ja gern. Diesen Trick nutzt anscheinend auch das Universum. Jedenfalls sieht es für die Astronomen deutlich schlanker aus, als es in Wirklichkeit ist. Beim Urknall wurde, das lässt sich ausrechnen, eine bestimmter Betrag an Materie freigesetzt (die Rede ist hier nur von gewöhnlicher, nicht von Dunkler Materie). Zählt man aber alles zusammen, was heute am Himmel zu sehen ist, kommen die Astronomen nur auf zwei Drittel dieses Betrags. Wo versteckt das Universum das restliche Drittel? Dieses "Missing Baryon Problem" ist eine wichtige Frage, verrät sie doch einiges über die Struktur des Alls. Und bevor…
Dunkle Materie + Dunkle Energie = Flüssigkeit mit negativer Masse? Astrophysik

Dunkle Materie + Dunkle Energie = Flüssigkeit mit negativer Masse?

Das Konzept der Dunklen Materie haben die Physiker eingeführt, nachdem sie festgestellt haben, dass u.a. den Galaxien Masse fehlt, um ihre Rotation zu erklären. Die Dunkle Energie mit ihren seltsamen Eigenschaften brauchen sie, um zum Beispiel die Entwicklung des Universums in seiner frühen Kindheit zu erklären, als es plötzlich einen gewaltigen Wachstumsschub gehabt haben muss. Beide Konzepte werden im aktuellen Modell des Universums, LambdaCDM genannt, zusammengefasst. Dieses Modell hat allerdings einen kleinen Nachteil: Es sagt nichts darüber, woraus Dunkle Materie und Dunkle Energie bestehen. Die Experimentalphysiker sind der Antwort auf diese Frage in den letzten Jahren auch kein Stück…
Dunkle Materie: Das Universum ist klumpiger geworden Astrophysik

Dunkle Materie: Das Universum ist klumpiger geworden

Vier Fünftel der Materie im Universum ist unsichtbar. Trotzdem bestimmt diese »Dunkle Materie« das Schicksal des Kosmos. Aber wie ist sie verteilt? Das lässt sich feststellen, indem man die Wirkung ihrer Gravitation misst. Gravitation verändert auch den Weg, den das Licht ferner Galaxien nimmt. Die Hyper Suprime-Cam (HSC) des japanischen Subaru-Teleskops hat das für etwa zehn Millionen Galaxien untersucht. Je weiter eine Galaxie entfernt ist, desto tiefer kann man über sie in die Vergangenheit eintauchen. So lässt sich nicht nur die heutige Verteilung Dunkler Materie messen, sondern man kann auch Aussagen über die Vergangenheit treffen. (mehr …)
Kann man mit Gravitationswellen Daten übertragen? Astrophysik

Kann man mit Gravitationswellen Daten übertragen?

Die Existenz von Gravitationswellen hat schon Albert Einstein vorhergesagt. Nachgewiesen wurden diese rhythmischen Veränderungen in der Struktur der Raumzeit erst 2016. Wäre es möglich, ihnen – ähnlich wie bei elektromagnetischer Strahlung – Informationen aufzuprägen und diese ohne Verzerrungen wieder abzulesen? Ja, hat ein russisches Forscherteam gezeigt. Das ist nicht selbstverständlich, denn die Raumzeit als »Medium« scheint spezielle Eigenschaften zu besitzen, die von der Allgemeinen Relativitätstheorie noch gar nicht behandelt werden. Die entscheidende Frage ist also: Sorgen diese Eigenschaften eventuell dafür, dass übertragene Daten stets verzerrt werden? (mehr …)
Physiker beschreibt Gestalt eines Wurmlochs Astrophysik

Physiker beschreibt Gestalt eines Wurmlochs

Wurmlöcher sind Abkürzungen durch Raum und Zeit – und bisher ein reines Produkt der Science Fiction und der Theorie. Das heißt, ihre Existenz lässt sich aus gegenwärtigen Theorien ableiten und berechnen. Das bedeutet natürlich noch lange nicht, dass sie wirklich existieren. Und erst recht nicht, dass man sie zur Fortbewegung benutzen kann. Aber wie sehen sie aus, welche Gestalt haben sie? Das hat der ukrainische Physiker Roman Konoplya berechnet – oder genauer gesagt: er hat dargestellt, wie man die Form des Wurmlochs aus seinen physikalischen Daten berechnen kann. (mehr …)
Sind Schwarze Löcher von einer Firewall umgeben? Astrophysik

Sind Schwarze Löcher von einer Firewall umgeben?

Schwarze Löcher lassen nichts aus ihren Fängen, das sich ihnen zu stark genähert hat – nicht einmal Licht. In ihrem Inneren stellen sich die Forscher Objekte vor, die es nach der aktuellen Physik gar nicht geben dürfte: Singularitäten, wo die Materie unendlich dicht und heiß wird und die Physik ihren Sinn verliert. Doch auch der Bereich um das Schwarze Loch ist heiß diskutiert. Probleme bekommen die Astrophysiker nämlich, wenn sie ein Schwarzes Loch gleichzeitig mit den Mitteln der Allgemeinen Relativitätstheorie und der Quantenphysik betrachten. Das Problem sind die Quantenzustände all der Teilchen, die in das Schwarze Loch hineinfallen. Für…