Ein Schwarzes Loch entsteht durch den Kernkollaps riesiger Sterne, die bei einer Supernova-Explosion einiges an Masse verlieren. Supermassereiche Schwarze Löcher sind jedoch immer noch enorm massereich.
Die Theorie sagt uns jedoch immer noch, dass das Objekt tatsächlich zu einem Punkt / einer Singularität im Kern zusammengebrochen ist. Wenn das Objekt ein Punkt sein soll, muss die Masse irgendwohin gegangen sein? Wird alles in Energie umgewandelt und in Gammastrahlenausbrüchen usw. ausgespuckt? (und wenn ja, was bildet die Masse eines Schwarzen Lochs? Ist es nur alles in diesem Punkt?)
Liege ich vielleicht konzeptionell falsch und drückt die Singularität nur einen Punkt unendlicher Schwerkraft aus, in dem Materie jenseits unseres Beobachtungsvermögens am Ereignishorizont vorbeiwirbelt?
Es gibt Rahmen in der Physik, dimensionale und energetische Rahmen.
Es gibt den klassischen Rahmen, der klassische Theorien der Mechanik und Elektrodynamik usw. enthält, wo die Dimensionen mit den Maßen Meter/Sekunde/Kilogramm kompatibel sind.
Es gibt das Quantengerüst, das Quantenmechanik, Quantenelektrodynamik und Quantenfeldtheorie umfasst. Sein Gerüst hat Abmessungen von weniger als einem Nanometer und Energien, die mit h_bar~1*10^-34 J Sekunden kompatibel sind.
Neben dem quantenmechanischen Rahmen gibt es den Rahmen der speziellen Relativitätstheorie
Es gibt die allgemeine Relativitätstheorie für Dimensionen in Lichtjahren und Massen in der Größenordnung von Sternen.
Jeder Rahmen wird mathematisch mit Differentialgleichungen und Lösungen für diese Differentialgleichungen modelliert. Die Potentiale und die Lösungen können aufgrund der Natur mathematischer Gleichungen Singularitäten aufweisen.
Zum Beispiel führt uns das 1/r-Potential von klassischer Elektrizität und Magnetismus dazu, dass bei r=0 eine Singularität für das klassische Problem existiert. Kein Wasserstoffatom. Aber um auf r = 0 zu gehen, gehen die Dimensionen auf weniger als einen Nanometer, und das geeignete Gerüst ist das quantenmechanische Gerüst, und siehe da, es gibt keine Singularitäten und wir haben das Atom in einem stabilen Quantenzustand.
Wenn eine allgemeine Relativitätslösung eine Singularität ergibt, gehen die Dimensionen wieder in den Rahmen der Quantenmechanik über. In Bezug auf die allgemeine Relativitätstheorie besteht kein Grund zur Sorge. Leider ist das Gravitationsfeld nicht konsequent quantisiert, es gibt effektive Feldtheorien, aber man kann immer noch nicht wissen, was beim entsprechenden r=0 passiert. Man kann mit der Heisenbergschen Unschärferelation Handwinken, aber bis es eine konsistente Theorie der quantisierten Gravitation gibt, die Aussage ist "wir wissen nicht, was an der Singularität passiert", erwarten wir, dass die Theorie bald dahingehend erweitert wird, dass ein quantisiertes Modell der Gravitation entsteht gelten und es wird keine Singularität im klassischen Sinne mehr geben.
Im Urknallmodell wurde eine effektive Quantisierung unmittelbar nach der allgemeinen Relativitätslösungs-Singularität mit dem Inflationsfeld eingeführt , und die kosmischen Mikrowellendaten passen zum Modell. Geduld, die Mühlen der Physik mögen langsam mahlen, aber sie mahlen überaus fein.
Die einfache Antwort ist, dass die allgemeine Relativitätstheorie uns nicht sagen kann und kann, was mit der Materie passiert, wenn alles in die Singularität komprimiert wird.
Wir beschreiben Schwarze Löcher üblicherweise mit der Schwarzschild-Metrik , weil es eine relativ einfache Metrik ist. Die Schwarzschild-Metrik beschreibt jedoch nur das Endergebnis und sagt nichts darüber aus, wie das Schwarze Loch entstanden ist. Am nächsten an einer analytischen Beschreibung der Bildung von Schwarzen Löchern ist die Oppenheimer-Snyder-Metrik , die einen kollabierenden Staubball beschreibt . Wenn die Kugel kollabiert, nimmt die Dichte zu, und wenn sich die Kugel der Singularität nähert, nimmt die Dichte ins Unendliche zu.
Das Problem ist, dass die Oppenheimer-Synder-Metrik genau wie die Schwarzschild-Metrik an der Singularität singulär ist. Das bedeutet, dass die Metrik nicht beschreiben kann, was an der Singularität passiert. Wir können uns der Singularität so nah nähern, wie wir wollen, und dabei wird der Staubballen immer dichter. Wir können jedoch nicht berechnen, was an der Singularität selbst passiert.
Die offensichtliche Interpretation ist, dass bei der Singularität die gesamte Materie noch da ist, sie ist nur zu einem Punkt mit Nullvolumen und unendlicher Dichte komprimiert. Ich muss jedoch betonen, dass niemand glaubt, dass dies tatsächlich passiert. Wir erwarten, dass die Quantengravitation bei diesen sehr hohen Dichten und kleinen Größen wichtig wird, und wir erwarten, dass die Quantengravitation verhindert, dass die Dichte unendlich wird. Leider haben wir keine Theorie der Quantengravitation, also weiß niemand genau, was mit der Materie passiert.
HerrQ