Unsere Welt zu verstehen:  Schwarzen

 

 
Raum und Zeit im Schwarzen Loch

— hmsgnr0283z

 
 
In populärwissenschaftlichen Büchern und Schriften, die Schwarze Löcher erklären (z.B. auf Seite 114 in Gerhard Börner: Schöpfung ohne Schöpfer?) wird auch von Physikern oft behauptet, dass im Inneren eines Schwarzen Lochs Zeit und Raum ihre Rollen tauschen würden.
 
Diese Erklärung allerdings ist allzu grob und sollte nicht ernst genommen werden (wie ja wenigstens im letzten Abschnitt der Seite Einstein Online: Space and Time inside a Black Hole angedeutet wird).
 
 
Was genau passiert, kann viel besser so beschrieben werden:
 
Man kann sich jedes Schwarze Loch vorstellen wie einen unendlich tiefen Trichter in der Raumzeit. Objekte, die hineingeraten rutschen sozusagen die Innenwand des Trichters hinunter und verlieren — sofort nach Überschreiten der Linie, die den Schwarzschild-Horizont des Lochs darstellt — jede Möglichkeit zurückzukehren, denn ab da verliert der Raum zunehmend deutlicher seine Eigenschaft, in mehr als nur einer Richtung durchquerbar zu sein.
 
Er bekommt also eine Eigenschaft, die anderswo nur die Zeit hat.
 
Schuld daran sind Gezeitenkräfte, die mit zunehmender Tiefe im Trichter schnell stärker werden und schon ab dem Schwarzschild-Radius keine Umkehr, ja bald sogar kein sich Umdrehen mehr erlauben.

 
 

 
 
Nach H.G. Klug:
 
Der rot eingezeichnete Kreis markiert die Lage des Schwarzschild-Radius.
 
Von außen in den schwarzen Bereich hineinzusehen ist umöglich.
 
 
Note: Dieses Bild vergleicht die 4-dimensionale Raumzeit mit der 2-dimensionalen Oberfläche einer aus Gummi bestehenden Membran.
 
Mulden und Trichter darin sind Orte, an denen sich Masse, bzw. extrem viel Energie konzentriert.
 
Treffender als der Künstler A.H. Klug hat das bisher niemand darstellen können.
 
 
 
Wichtig: Als Zentrum des Schwarzen Lochs bezeichnet man die Spitze des Trichters,
also NICHT den Mittelpunkt des kugelförmigen Horizonts des Schwarzen Lochs, der in der Zeichnung dem dort rot eingezeichneten Kreis entspricht.
 
 
 
Interessant auch:
 
Je geringer der Radius eines Schwarzschild-Horizonts, desto größer ist die Schwerkraft auf dem Horizont. Daraus folgt, dass ein Loch mit nur wenigen Sonnenmassen schon außerhalb seines Horizonts dort befindliche Objekte zu spaghettifizieren beginnt: Schon dort nimmt die Stärke der Schwerkraft mit jedem Meter näher am Horizont so dramatisch zu, dass ein Mensch dort zerrissen würde.
 
Nur bei riesigen Schwarzen Löchern — bei solchen mit Millionen Sonnenmassen — unterscheiden sich die Tidenkräfte kurz außerhalb und kurz innerhalb des Horizonts kaum von einander.
 
Wenn man also davon spricht, dass für einen Raumfahrer beim Fall ins Schwarze Loch nichts besonderes passiert, so ist das — was die Tidenkräfte betrifft — eine recht relative Aussage: Ob er schon weit vor dem Horizont oder erst weit im Loch zerrissen wird, hängt davon ab, wie massereich das Loch ist. Irgendwo auf dem Weg hin zum Zentrum wird der Raumfahrer aber auf jeden Fall zerlegt werden.
 
Es wird so auch klar, dass niemand unbeschadet ein Wurmloch durchqueren kann.
 
 
 
Für einen Körper der Masse M ist
 
R = 2GM/c²   sein Schwarzschild-Radius   und   V = 4πR³/3   sein Schwarzschild-Volumen.
 
Somit ist die durchschnittliche Dichte innerhalb des Horizonts proportional zu 1/M².