Schwerkraftmonster fein beschrieben
Klein, aber fein: wieder ein gelungenes Büchlein aus der Spektrum-Reihe "Astrophysik aktuell". Auf knapp 200 Seiten wird ein modernes Bild der Schwarzen Löcher gezeichnet. Physikalisch auf dem neuesten Stand und entsprechend anspruchsvoll im Text kommt Andreas Müller trotzdem mit wenigen Formeln aus. Der Verzicht auf die mathematischen Hintergründe ist kein Nachteil, obwohl das Thema bekanntlich extrem vom Formalismus abhängt.
Die notwendigen Grundlagen aus der Relativitätstheorie, Quantenmechanik, Magnetohydrodynamik und Thermodynamik werden anschaulich erläutert. Neben den Farbgrafiken (von denen einige etwas pixelig wirken) ist auch ein Glossar im Anhang nützlich. Etwas Vorwissen ist allerdings schon nötig. Insgesamt bietet das Buch einen lesenswerten Überblick zu einem dynamischen Forschungsgebiet.
Schwarze Löcher sind exakte Lösungen der Einsteinschen Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie. Die astrophysikalisch wichtigste wurde 1963 von Roy Kerr gefunden und beschreibt ein ungeladenes, rotierendes Schwarzes Loch. Besonders faszinierend an diesen Objekten sind der Ereignishorizont – er markiert quasi das Ende der normalen Welt – und die verborgene, zentrale Raum-Zeit-Singularität. Die entscheidende Frage lautet: Gibt es Schwarze Löcher im Kosmos oder sind sie nur eine bizarre Ausgeburt der Theorie?
Ausgehend von ihren Eigenschaften beschreibt der Autor eine Fülle von astronomischen Szenarien, in denen sie eine entscheidende Rolle spielen könnten. Dabei ist er stets sachlich und angenehm kritisch. Es geht um den Kollaps massereicher Sterne, die Zentren von Galaxien und Quasaren sowie um Quellen von Röntgen- und Gammastrahlung. Im Kapitel "Die Jagd nach Schwarzen Löchern" werden die verschiedenen Nachweismethoden diskutiert. Ein noch jungfräuliches Gebiet sind die (extrem schwachen) Gravitationswellen. Falls ihre Messung gelingt, wäre dies ein entscheidender Fortschritt.
Der Autor behandelt aber auch Alternativen zum "klassischen" Schwarzen Loch mit exotischen Bezeichnungen wie Gravastern, Holostern, Bosonenstern und Fermionenstern. Letztlich liefert aber nur die Kerr-Lösung eine umfassende Erklärung für die bislang gefundenen Indizien. Allerdings bleibt abzuwarten, was eine (zukünftige) einheitliche Theorie der mikro- und makrokosmischen Kräfte bringen wird. Kandidaten hierfür sind die Stringtheorie und die Loop-Quantengravitation; beide werden kritisch diskutiert.
Abschließend liefert das Kapitel "Ausblicke" noch ein paar interessante Aspekte. Es geht unter anderem um die Frage ob "Schwarze Mini-Löcher" in Teilchenbeschleunigern, wie etwa dem neuen LHC des CERN in Genf, produziert werden können. Müller stellt klar, dass hier keine Gefahr besteht, sondern eher eine Chance für den Nachweis von Extradimensionen, vorhergesagt von der Stringtheorie. Leider werden "Nackte Singularitäten" nicht behandelt: Lange durch die Hypothese der "Kosmischen Zensur" ausgeschlossen, nach der sich jede Raum-Zeit-Singularität diskret hinter einem Horizont verbirgt, wird ihre Existenz mittlerweile für möglich gehalten.
Das Buch schließt mit den zehn spannendsten Fragen der Astrophysik Schwarzer Löcher. Ganz oben steht das Problem ihrer Existenz. Nach allem, was wir heute wissen, deutet vieles darauf hin, dass Einsteins Gravitationstheorie ein reales Objekt beschreibt, trotz seiner unglaublichen Eigenschaften.
Die notwendigen Grundlagen aus der Relativitätstheorie, Quantenmechanik, Magnetohydrodynamik und Thermodynamik werden anschaulich erläutert. Neben den Farbgrafiken (von denen einige etwas pixelig wirken) ist auch ein Glossar im Anhang nützlich. Etwas Vorwissen ist allerdings schon nötig. Insgesamt bietet das Buch einen lesenswerten Überblick zu einem dynamischen Forschungsgebiet.
Schwarze Löcher sind exakte Lösungen der Einsteinschen Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie. Die astrophysikalisch wichtigste wurde 1963 von Roy Kerr gefunden und beschreibt ein ungeladenes, rotierendes Schwarzes Loch. Besonders faszinierend an diesen Objekten sind der Ereignishorizont – er markiert quasi das Ende der normalen Welt – und die verborgene, zentrale Raum-Zeit-Singularität. Die entscheidende Frage lautet: Gibt es Schwarze Löcher im Kosmos oder sind sie nur eine bizarre Ausgeburt der Theorie?
Ausgehend von ihren Eigenschaften beschreibt der Autor eine Fülle von astronomischen Szenarien, in denen sie eine entscheidende Rolle spielen könnten. Dabei ist er stets sachlich und angenehm kritisch. Es geht um den Kollaps massereicher Sterne, die Zentren von Galaxien und Quasaren sowie um Quellen von Röntgen- und Gammastrahlung. Im Kapitel "Die Jagd nach Schwarzen Löchern" werden die verschiedenen Nachweismethoden diskutiert. Ein noch jungfräuliches Gebiet sind die (extrem schwachen) Gravitationswellen. Falls ihre Messung gelingt, wäre dies ein entscheidender Fortschritt.
Der Autor behandelt aber auch Alternativen zum "klassischen" Schwarzen Loch mit exotischen Bezeichnungen wie Gravastern, Holostern, Bosonenstern und Fermionenstern. Letztlich liefert aber nur die Kerr-Lösung eine umfassende Erklärung für die bislang gefundenen Indizien. Allerdings bleibt abzuwarten, was eine (zukünftige) einheitliche Theorie der mikro- und makrokosmischen Kräfte bringen wird. Kandidaten hierfür sind die Stringtheorie und die Loop-Quantengravitation; beide werden kritisch diskutiert.
Abschließend liefert das Kapitel "Ausblicke" noch ein paar interessante Aspekte. Es geht unter anderem um die Frage ob "Schwarze Mini-Löcher" in Teilchenbeschleunigern, wie etwa dem neuen LHC des CERN in Genf, produziert werden können. Müller stellt klar, dass hier keine Gefahr besteht, sondern eher eine Chance für den Nachweis von Extradimensionen, vorhergesagt von der Stringtheorie. Leider werden "Nackte Singularitäten" nicht behandelt: Lange durch die Hypothese der "Kosmischen Zensur" ausgeschlossen, nach der sich jede Raum-Zeit-Singularität diskret hinter einem Horizont verbirgt, wird ihre Existenz mittlerweile für möglich gehalten.
Das Buch schließt mit den zehn spannendsten Fragen der Astrophysik Schwarzer Löcher. Ganz oben steht das Problem ihrer Existenz. Nach allem, was wir heute wissen, deutet vieles darauf hin, dass Einsteins Gravitationstheorie ein reales Objekt beschreibt, trotz seiner unglaublichen Eigenschaften.
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