Frage von Yizztoph, 76

Schwarze Löcher und Supernovae?

Hallo! Ich würde gern alles wissen was es so zum Thema schwarze Löcher und Supernovae gibt....Ich arbeite gerade in der Schule über das Thema...wäre super wenn ihr mir da helfen könntet.

LG Christoph

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von Startrails, 32

Hallo,

hier unterscheiden wir zwischen Nova, Supernova und Hypernova. Bei den Supernovae gibt es nochmal verschiedene Unterkategorien.

Kleinere Sterne wie z.B. unsere Sonne enden als Nova weil es ihnen an Masse fehlt. Im Inneren verbrennt Wasserstoff – Wasserstoffatome verschmelzen miteinander und es entsteht Helium sowie Energie. Irgendwann ist der Wasserstoff jedoch verbraucht, aber trotzdem brennt der Stern weiter indem er Helium zu Kohlenstoff und dann Kohlenstoff zu Sauerstoff fusioniert. Sobald Kohlenstoff produziert wird, beginnt der Stern zu sterben.

Der Stern befindet sich sein Leben lang in einem Gleichgewicht zwischen seiner Gravitation (Druck von außen nach innen) und einem Gegendruck – das hydrostatische Gleichgewicht. Versiegt die innere Energiequelle, versiegt der Gegendruck und die Gravitation gewinnt. Die Schwerkraft drückt das innere des Sterns nun immer weiter zusammen. Dadurch entsteht enorme Wärme und die äußeren Gashüllen dehnen sich dadurch aus – er wird zum roten Riesen. Der Kern wird ungefähr auf die Größe der Erde zusammengedrückt – es entsteht ein weißer Zwerg (eine dichte Kugel aus Sauerstoff und Kohlenstoff). Die äußere Gashülle wird sich nach und nach verflüchtigen, der weiße Zwerg jedoch wird noch Milliarden Jahre weiter brennen.

Eine Supernova vom Typ Ia entsteht bei Doppelsternen. Diese Sterne umkreisen sich. Stirbt einer dieser Sterne und wird zum weißen Zwerg, beginnt er Wasserstoff und Helium vom anderen Stern abzusaugen sofern dieser nah genug dran ist. Je mehr Brennstoff der weiße Zwerg aufnimmt, desto schwerer, dichter und instabiler wird er. In seinem Inneren stehen die Kohlenstoff- und Sauerstoffatome kurz davor zu verschmelzen. Irgendwann hat der weiße Zwerg so viel Material von seinem Partner eingesaugt, dass es zum Supergau kommt – Kohlenstoff und Sauerstoff wandeln sich um zu Eisen. Dies ist das Aus für den Stern. Er explodiert mit einem Schlag und es werden riesige Mengen an Eisen freigesetzt.

Der weiße Zwerg explodiert immer wenn er die 1,4-fache Masse unserer Sonne erreicht. Dadurch setzen sie immer die gleiche Menge an Licht frei. Von daher sind sie perfekte Marker um Entfernungen im All zu berechnen. Je weiter sie weg sind, desto weniger hell erscheinen sie.

Massereiche Sterne deren Kern mind. Die 1,44-fache Masse der Sonne haben, enden in einer Supernova vom Typ II.

Je massereicher ein Stern ist, desto heißer ist er und umso schneller verbrennt er seinen Brennstoff und desto kürzer lebt er folglich. Zum Lebensende des Sterns nimmt seine Aktivität im Inneren extrem zu. Im Gegensatz zu Sternen die zu einem weißen Zwerg werden, brennen diese Sterne weiter und bilden in ihrem Kern immer schwerere Elemente bis hin zum Eisen. Eisen absorbiert die gesamte Energie die der Stern für die Kernfusion benötigt. Sobald der Stern Eisen produziert, kommt es zu einem Ungleichgewicht und die Gravitation gewinnt die Überhand – der Kern wird in wenigen tausendstel Sekunden zusammengedrückt. Je kleiner der Kern wird, desto mehr Energie baut sich auf. Schließlich explodiert der Kern und die Druckwelle rast durch die äußeren Schichten. Dabei werden alle Elemente schwerer als Eisen – aus Eisen wird Kobalt, aus Kobalt wird Nickel usw. bis hin zu Gold, Platin und Uran. Die Explosion ist jedoch so kurz, dass nur eine geringe Menge dieser Elemente entstehen kann was ihr rares Vorkommen erklärt.

Explodiert ein Stern dessen Kern eine Masse von 1,44 bis 3 Sonnenmassen in einer Typ II Supernova, bleibt nach der Explosion ein Neutronenstern über. Neutronensterne haben eine ungeheure Dichte – würde man das Empire State Building auf die Größe eines Sandkorns zusammenpressen, hätte man die Dichte eines Neutronensterns.

Wenn Neutronensterne an ihren Polen Strahlenbündel/ Lichtblitze ausstrahlen und sich drehen, dann reden wir von Pulsaren. Die Rotationsgeschwindigkeit liegt zwischen 50 und 100 Umdrehungen pro Sekunde.

Weitere Exoten sind die Magnetare. Diese sind nichts anderes als Pulsare. Man spricht von Magnetaren, wenn ihr Magnetfeld mind. 1.000 Mal höher ist als das Magnetfeld eines Pulsars. Die Rotationsgeschwindigkeit hier liegt bei 500 bis 1.000 Umdrehungen pro Sekunde.

Bei einer Explosion eines Sterns der mind. die 100-fache Masse unserer Sonne hat, spricht man von einer Hypernova. Hier entstehen auch schwarze Löcher.

Der Kern eines supermassereichen Sterns wird noch gewaltiger zusammengedrückt als bei Sternen bei denen Neutronensterne oder Magnetare entstehen. Entsteht ein schwarzes Loch, beginnt dieses umgehend damit die Reste des sterbenden Sterns aufzusaugen. Der Rest des Sterns passt aber nicht auf ein mal in das schwarze Loch, sondern er kreist um das schwarze Loch und bildet eine Akkretionsscheibe von der sich das schwarze Loch pro Sekunde etwa eine Million Erdmassen holt. Das kann nicht lange gut gehen und so spuckt das schwarze Loch eine Menge davon mit fast Lichtgeschwindigkeit wieder aus in Form von Plasmajets. Diese benötigen ca. 8 Sekunden um sich durch den Stern zu „fressen“. Diese Plasmajets sind die Gammablitze – die heftigsten Ereignisse in unserem Universum. Nichts im Universum ist heller.

Sicherlich war das nun noch lange nicht alles, aber vielleicht konnte ich dir schon mal einen kleinen Einblick geben :-)

Kommentar von Yizztoph ,

Ich habe bis jetzt nur das nötigste zu den supernovae gemacht weil ich mehr oder weniger schwarze löcher als hauptthema hatte...aber nach dem ich diese gute erklährung gelsesen habe werde ich das thema supernovae (ein tag vor der presentation) nochmal ausbauen mithilfe von deiner erklährung :D danke dir für die mühe

Expertenantwort
von uteausmuenchen, Community-Experte für Physik, 18

Hallo Yizztoph,

wirklich alles zu diesem Thema zu schreiben, ist echt schwierig.

Mit wenigen Sätzen auf das Wichtigste hinweisen und Dich dann weiterleiten, das geht.

Als Vorwissen solltest Du mitbringen, dass Sterne einen "Lebenszyklus" haben. Naja, leben tun sie nicht, es ist mehr ein Entwicklungszyklus. Der wird ganz wesentlich bestimmt über ihre Masse. Ein Stern wird "geboren", wenn eine Wolke interstellaren Wasserstoffes kollabiert und dabei ausreichend Masse zusammenkommt, damit im Innern des jungen Sterns Druck und Temperatur so hoch werden, dass Wasserstoff zu Helium fusioniert. Diese Fusionsreaktion setzt energie frei, die dem Druck entgegenwirkt. Das Gewicht drückt nach innen, die freigesetzte Strahlung nach außen - es stellt sich ein Gleichgewicht ein, in dem der Stern Millionen bis Milliarden Jahre bleiben kann...

... bis der Wasserstoff in seinem Kern so weit aufgebraucht ist, dass die Reaktion nicht mehr effizient läuft. Ob der Stern dann relativ unspektakulär in sich zusammenfällt (wie die Sonne es einmal tun wird) und zum "weißen Zwerg" wird, oder in einer Supernova explodiert, an deren Ende dann entweder ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch steht, das hängt wieder von der Masse des Sternes ab. Je mehr Masse, desto heftiger sein Abgang.

Falls diese bisher geschilderten Vorgänge nicht aus "dem FF" sitzen, würde ich Dir raten, dieses Video des Astrophysikers Josef Gaßner anzuschauen:

"Alles" über Supernovae erfährst Du dann hier:

Und über das, was man heute über Schwarze Löcher weiß, geht es hier:

Gaßner bietet zwar keine bunten Doku-Bildchen, dafür ist er aber wissenschaftlich korrekt. ;-)

Grüße

Kommentar von Yizztoph ,

Danke für die antwort :D habs leider bissel verpennt und erst heute, einen tag vor der presentation bei gf wieder reingeschaut...hab eig. alles was du geschreiben hast...nur das ich halt nicht auf den lebenszyklus und wie er entsteht eingehe :) Das letztere video ist gut...ist immer besser bei solchen themen alles doppelt und dreifach zu hören als nur einmal und dann oberflächlich :)

Antwort
von thetee99, 40

Sterne bzw. Sonnen sind im Grunde Gasriesen die durch Verdichtungen von Gaswolken entstehen, idR wird das auch erst durch eine Supernova ausgelöst. Während ihrer Entstehung sammeln diese Gasriesen soviel Materie an, dass der Druck im Inneren des Gasriesen irgendwann so groß wird, dass eine Kernfusion stattfindet, also Atome ineinander gepresst werden. Damit "zündet" der Gasriese und wird zur Sonne/zum Stern. Auf diese Weise "produziert" der Stern auch schwerere Elemente, den Wasserstoff-Atome fusionieren zu Helium, Helium dann zu Lithium, Lithium zu Berylium usw. usf.

Diese Kernfusion führt dazu, dass der Stern von der Schwerkraft nicht zusammengedrückt wird. Wenn der "Treibstoff" aber irgendwann verbraucht ist, gibt es nichts mehr das dem entgegenwirken kann, der Stern stürzt dann in sich zusammen. Wenn der Stern mind. die 3-fache Maße unserer Sonne hat, entsteht beim "Zusammensturz" eine Supernova. Die Druckwelle erstreckt sich über große Distanzen und sorgt wie gesagt dafür, dass sich andere Gaswolken wieder verdichten und so potenziell neue Sterne entstehen können. Das, was bei dieser großen Maße des Sterns übrig bleibt, ist dann ein schwarzes Loch, also extrem große Maße auf extrem kleinen Raum komprimiert (hohe Dichte).

Einer Theorie von Hawking nach, verlieren diese schwarzen Löcher über "Jets" an Energie und können so zerstrahlen, also irgendwann wieder vergehen.

Außerdem befindet sich im Zentrum jeder, oder der meisten Galaxien im Universum ein supermaßereiches schwarzes Loch, mit - zum Teil - einer millionenfachen Sonnenmaße.

Und als Tipp: es ist ein Irrglaube, dass schwarze Löcher eine saugende Eigenschaft haben würden, wie bspw. ein Staubsaueger... sie verhalten sich nicht anders, als andere maßereiche Himmelskörper und stehen in gravitativer Wechselwirkung. Erst wenn man den Ereignishorizont eines schwarzen Lochs passiert, also direkt "reinstürzt", würde man nicht mehr rauskommen.

Kommentar von Yizztoph ,

danke für die gute antwort :D hab leider erst heute,einen tag vorm vortag hier bei gutefrage reingeschaut...hab alles mit drinne was du geschrieben hast...sogar die einzelnen "zonen" die du meinst wo man noch "sicher" ist....nur bei mir stand das die sterne nicht die 3 fache masse der sonne sondern die 8fache masse der sonne bräuchten um einen supernova auszulösen....was von beiden ist nun richtig? will nichts falches sagen...

Antwort
von PhotonX, 42

Mit jedem der beiden Themen kann man mindestens eine einsemestrige Vorlesung füllen. "Alles" werden wir dir also nicht erzählen können. Die entsprechenden Wikipedia-Seiten und die Verweise darin sind aber eine gute erste Anlaufstelle.

Antwort
von gilgamesch4711, 26

  Ich geb dir einen Buchtipp. ===> Kip Thorne; " Gekrümmter Raum ; verbogene Zeit " Das Ding ist gut 4 000 Seiten dick. Wenn du das durcharbeiten willst, musst du erst mal eine Gliederung anlegen, wie du beim Lesen vorgehst.

Kommentar von Yizztoph ,

xD danke aber ist bissel zu krass für eine woche :D muss meinen vortag morgen schon abgeben und hab eig alles mit reingenommen was in das zeitfenster des vortrags passt :) 4000 seiten sind mit dafür n bissel zu heftig xD

Antwort
von Teamkamikaze, 47

Naja schwarze Löcher sind Verzerrungen in der Raum-Zeit, die aus stark komprimierter Materie bestehen. Sie saugen alles in sich auf und zerstören die Atome des Eingesaugten. Supernovae sind das Resultat sterbender Sterne, welche in einer riesigen Explosion dann sterben. Die Sonne ist übrigens auch ein sterbender Stern.

Kommentar von Yizztoph ,

danke :D nur das die sonne nicht die nötige masse hat um in ein schwarzes loch zu werden...sie müsste die achtfache masse dafür haben

Antwort
von JanfoxDE, 23

Eventuell hilft dir dieses Video über Schwarze Löcher und Supernovas ein bisschen:

Achtung, auf Englisch, hat aber deutsche Untertitel:

Kommentar von Yizztoph ,

das ist gut danke :D und englisch ist kein problem xD

Antwort
von maxim65, 38

Wenn du "alles" wissen willst wirst du um ein Studium nicht herum kommen und selbst dann wird dir viel Wissen fehlen. Also mach es eine Nummer kleiner und bemühe die diversen i-net Seiten wie wikipedia oder such bei Tante Google.

Kommentar von Yizztoph ,

ja da war meine wortwahl nicht ganz so gut....ich meinte damit ALLES was ihr so wisst :) hab schon echt viel in der woche herausgefunden...

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