Was bedeutet es, dass „schwarze Löcher entstehen, wenn das Zentrum eines sehr massiven Sterns in sich zusammenfällt“?

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Ein Stern ist eine riesige Kugel, die hauptsächlich aus Wasserstoff besteht.

Wie jede große Masse hat sie ein Gravitationsfeld und dieses Feld wirkt auf den Stern selbst.

Es würde also immer unter seiner eigenen Schwerkraft zu einer möglichst dichten Kugel zusammenbrechen wollen.

Mit zunehmender Dichte, insbesondere im Zentrum, steigt nun auch der Druck und damit auch die Temperatur. Wenn diese hoch genug sind, kann der Kern des Sterns Wasserstoff (und später andere Materialien) zu schwereren Elementen verschmelzen. Dabei werden riesige Mengen an Energie freigesetzt und das ist es, was all das Licht erzeugt, das wir sehen.

Die freigesetzte Energie verhindert aber auch, dass der Stern weiter kollabiert.

Und das kann (mehr oder weniger) Milliarden von Jahren so bleiben. Es ist diese durch Fusion im Kern erzeugte Energie, die die Gravitationskraft (Gewicht) des Rests des Sterns ausgleicht, der versucht, den Kern zu zerquetschen. Eine Fusion, die mehr Energie erzeugt, als sie benötigt, ist also unerlässlich, um einen Stern "am Leben" zu halten.

Nach langer Zeit geht der Wasserstoff im Kern zur Neige und der Stern beginnt im Kern schwerere Elemente (Helium, Kohlenstoff etc.) zu verbrennen. Dies geschieht so lange, bis diese aufgebraucht sind und wir (ungefähr) Elemente wie verbleibendes Eisen erreichen. An diesem Punkt erzeugt das Verschmelzen dieser Elemente nicht mehr genug Energie, um den Kollaps des Sterns zu stoppen, und er beginnt erneut zu kollabieren, aber sehr, sehr schnell.

Was genau als nächstes passiert, hängt hauptsächlich von der Masse des Sterns ab. Es kann als Weißer Zwerg, Neutronenstern oder Schwarzes Loch enden.

Aber der endgültige Zusammenbruch ist ein sehr schneller Prozess und ziemlich heftig.

Sobald der nützliche Treibstoff im Kern aufgebraucht ist, sterben die Sterne auf die eine oder andere Weise einen spektakulären Tod.

Was ist ein Schwarzes Loch (in einfachen Worten)?

Die Schwerkraft ist ein Ergebnis der Art und Weise, wie Masse (oder sogar Energie) den Raum verzerren kann.

Jenseits eines bestimmten Punktes wird diese Verzerrung so groß, dass alles auf einer Seite innerhalb einer „Oberfläche“ eingeschlossen wird, die Ereignishorizont genannt wird . Ein Ereignishorizont ist das, was ein Schwarzes Loch eigentlich ist – kein Ereignishorizont, kein Schwarzes Loch.

Innerhalb des Schwarzen Lochs ist der Raum auf eine Weise verzerrt, die ohne etwas Mathematik im Grunde unmöglich zu beschreiben ist. Der Effekt ist, dass es keine Richtung gibt, in die Sie sich bewegen können, und keine Geschwindigkeit, mit der Sie reisen können, die Sie nicht zum Zentrum des Schwarzen Lochs führt - der Singularität. Versuchen Sie nicht einmal, es sich vorzustellen, es ist einfach keine vernünftige Idee.

Das funktioniert sogar mit Licht.

Nun, ein Ereignishorizont ist keine Oberfläche, die man fühlen kann. Sie können tatsächlich über einen Ereignishorizont reisen (aber nur nach innen, nicht nach außen!). Diese Veränderung in der Art und Weise, wie die Raumzeit verzerrt wird, ist also nichts, was plötzlich oder offensichtlich für die Person ist, die den Sturz durchführt.

Zurück zum Zusammenbruch unseres Sterns.

Wenn es zusammenbricht (ohne Energie aus der Fusion, um das zu stoppen), wird es dichter und dichter.

Wenn es jetzt groß genug ist, wird es zu einem Schwarzen Loch kollabieren, weil der Kern durch den Kollaps so dicht wird, dass es ausreicht, um einen Ereignishorizont zu bilden.

Unsere Sonne ist dafür nicht groß genug.

Ein Stern ist immer ein Gleichgewicht der Schwerkraft, die versucht, ihn nach innen zu kollabieren, und der Kernfusion, die versucht, ihn zu sprengen. Normalerweise sind die Kräfte im Gleichgewicht, da die Schwerkraft mehr Kernfusion von Wasserstoff bis hin zu Eisen verursacht. Eisen benötigt jedoch eine exponentiell höhere Energiemenge, um zu verschmelzen, sodass die Schwerkraft gewinnt und den Stern nach innen knirscht. Dieses Gewicht bildet das Schwarze Loch und erzeugt auch einen letzten Ausbruch der Kernfusion, der den Lichtausbruch verursacht, den die Menschen sehen, und auch die Elemente jenseits von Eisen bildet. Hoffe, dass diese Antwort hilft!