Schwarze Löcher sind reine Geometrie
Schwarze Löcher sind reine Geometrie
Schwarze Löcher sind reine Geometrie
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<strong>Schwarze</strong> <strong>Löcher</strong><br />
Max Camenzind<br />
Senioren Uni<br />
Würzburg SS 2013<br />
Avery Broderick
Rettung vor dem SLoch<br />
Nichts auf der Welt kann mich retten
Antworten auf Fragen …<br />
• Was ist ein <strong>Schwarze</strong>s Loch überhaupt?<br />
• Wer hat sie erfunden?<br />
• Was ist ein <strong>Schwarze</strong>s Loch nicht?<br />
• Wie entstehen <strong>Schwarze</strong> <strong>Löcher</strong>?<br />
• Auch <strong>Schwarze</strong> <strong>Löcher</strong> rotieren!<br />
• Was haben SL mit Thermodynamik zu tun?<br />
• Wo finden wir sie im Universum?<br />
• Kann der Large-Hadron-Collider (LHC) am<br />
CERN <strong>Schwarze</strong> <strong>Löcher</strong> erzeugen?
Ein isoliertes <strong>Schwarze</strong>s Loch<br />
ist ein echtes Loch im Raum,<br />
Durch Horizont begrenzt: Radius ~ 20 km<br />
Gravitationsfeld im Außenbereich ~ Sonne<br />
Ausdehnung ~ Asteroid<br />
Masse ~ 10 x Sonne
Der RaumZeit-Strudel<br />
Licht wird immer röter
Analogie - Der Wasser-Strudel<br />
Wasser fließt mit Überschall ins Loch<br />
auch Fische können nicht mehr kommunizieren
Buchen Sie eine Reise zum SL!
… z.B. zu Andromeda
SL vor Andromeda<br />
~ 50 km Durchmesser
Zur Geschichte der SL<br />
• 1783 John Michell (im Rahmen der Newtonschen Theorie)<br />
<br />
erste dokumentiere Spekulation über kompakte<br />
Objekte, die selbst das Licht vollständig anziehen.<br />
• 1905 Spezielle Relativitätstheorie (Einstein)<br />
<br />
die Begriffe Raum und Zeit werden neu verstanden<br />
• 1915 Allgemeine Relativitätstheorie (Einstein)<br />
<br />
Gravitation kann als geometrische Krümmung von<br />
Raum und Zeit verstanden werden.<br />
• 1916 Schwarzschild-Lösung (Karl Schwarzschild)<br />
Einfaches statisches metrisches Element: M.<br />
• 1963 Rotierende <strong>Schwarze</strong> <strong>Löcher</strong> (Roy Kerr)<br />
Achsensymmetrische Lösung der Einstein-<br />
Gleichungen nur 2(3) freie Parameter: M, J H<br />
2008 Quantisierte <strong>Schwarze</strong> <strong>Löcher</strong> (L. Modesto)
Isaac Newton, A Treatise of the System of the World, London (1728)<br />
Körper so<br />
kompakt<br />
<br />
Entweichgeschwindigkeit<br />
V = c<br />
V = (2GM/r) 1/2<br />
r = R S = 2GM/c²<br />
Gilt Newton<br />
für V = c ?<br />
natürlich nicht!<br />
Nur SR & ART<br />
http://www.jnul.huji.ac.il/dl/mss/newton/
Was ist ein <strong>Schwarze</strong>s Loch?<br />
• <strong>Schwarze</strong>s Loch ist kein Stern !<br />
• Stern ist ein Objekt im<br />
hydrostatischen Gleichgewicht<br />
zwischen Gravitation und<br />
Druckkräften.<br />
Ein <strong>Schwarze</strong>s Loch benötigt<br />
keine Materie nur Feld !<br />
Globale Lösung der Einstein<br />
Vakuum Feldgleichungen mit<br />
R ik = 0 Innere ist „Nichts“ ! Der<br />
Physiker meint „Vakuum, Feld“.
<strong>Schwarze</strong>s Loch ist kein Stern !<br />
Hydrostatisches Gleichgewicht<br />
Gravitation<br />
Gasdruck
Nach 3 Mio J ahren<br />
Supernova<br />
+ rotierendes SL<br />
a ~ 0,6 – 0,98<br />
> 25 Sonnen-<br />
Mass en Stern<br />
SL <strong>sind</strong> „alternativlos“:<br />
SL entstehen als<br />
Endprodukt der<br />
Sternentwicklung<br />
Massereicher Sterne;<br />
Neutronensterne < 2,0 M S
Das jüngste <strong>Schwarze</strong> Loch ?<br />
1000 Jahre alt<br />
7100 LJ entfernt<br />
Gamma Burster?<br />
entstehen nur alle 10.000 Jahre
SNÜberreste <strong>sind</strong> rund – SN1006<br />
Normale SN<br />
entstehen alle 100 Jahre<br />
Bild: NASA/Chandra
Wie ist ein <strong>Schwarze</strong>s Loch definiert?
Raum<br />
Denken Sie vier-dimensional!<br />
Dies ist eine RaumZeit ohne Gravitation<br />
ds² = c² dt² - dx² - dy² - dz²<br />
Zeit
RaumZeit Sternkollaps<br />
Core eines massereichen<br />
Sterns kollabiert auf SL in ms<br />
r = 0 gibt es nicht! Quantengravitation:<br />
Materie wird in Gravitation umgewandelt!
<strong>Schwarze</strong>s Loch = RaumZeit-Null-Röhre<br />
Zeit<br />
Asymptotisch flach<br />
Global Vakuum<br />
Raum<br />
Grafik: Samuel E. Gralla, Alexandre Le Tiec; arXiv:1210.8444
RaumZeit Sternkollaps<br />
Alle Unregelmässigkeiten,<br />
außer Masse und Drehimpuls,<br />
werden als GWellen abgestrahlt
„<strong>Schwarze</strong> <strong>Löcher</strong> haben nur 2 Haare“<br />
• Schwarzschild (1916)<br />
{Masse M}<br />
• Reissner-Nordstrom<br />
{M, Ladung Q}<br />
• Roy Kerr (1963)<br />
{Masse M, Spin a}<br />
• Kerr-Newman<br />
{M,a,Ladung Q}<br />
X<br />
J.A. Wheeler 1967:<br />
„Glatzen-Satz =<br />
No Hair Theorem“
Wer hat sie gefunden ?<br />
Karl Schwarzschild 1916 Roy Kerr *1934, 1963, 2013<br />
“Kiwi scientist wins Einstein Medal“
Die Schwarzschild Lösung 1916<br />
R ab = 0 R 2 323 = (2GM/rc²)/r² singulär<br />
M : Masse des Objektes aus Gravitationskraft<br />
Horizont r = 2GM/c² : Metrik singulär<br />
wird durch Koordinaten wegtransformiert<br />
r = 0: echte Singlurarität: Krümmung unendlich
Ereignishorizont<br />
Anatomie eines<br />
Schwarzschild<br />
<strong>Schwarze</strong>n Lochs<br />
Vakuum<br />
Singularität<br />
Vakuum<br />
R S : Schwarzschild Radius<br />
R S = 3 km M/M S<br />
G : Gravitationskonstante<br />
c : Lichtgeschwindigkeit<br />
M : Masse des SL
Schwarzschild Gezeitenkräfte<br />
Laterale<br />
Quetschung<br />
Radiale<br />
Streckung
Bewegung eines Planeten<br />
Kepler-Bahnen nicht mehr geschlossen
R. Kerr 1963: Masse M, Drehimpuls a<br />
Masse beliebig, a beschränkt ; a = J H /M<br />
Hilfsfunktionen (Polynome): G = 1 = c<br />
Horizont r = const Fläche D(r H ) = 0 :<br />
|a| < GM/c ; a = GM/c max. Rot.<br />
Frame-<br />
Dragging<br />
Potenzial
Struktur<br />
des<br />
rotierenden<br />
<strong>Schwarze</strong>n<br />
Lochs<br />
a > 0<br />
Ergoregion: alle Objekte<br />
müssen gegen<br />
Fixsterne rotieren<br />
Ereignishorizont<br />
Vakuum<br />
Singularität<br />
Vakuum
Anatomie eines max. Kerr Lochs<br />
Extremes<br />
Kerr-Loch<br />
a = GM/c<br />
Ergosphäre<br />
Horizont<br />
Schwarzschild<br />
Ring-<br />
Singularität<br />
Vakuum<br />
r/r g<br />
Vakuum<br />
Alles rotiert mit<br />
Äquatorebene<br />
r/r g<br />
Statische Grenze<br />
r g = GM/c² = 1,5 km M/M S
Schnitt durch Äquator<br />
Innerer Horizont<br />
Ring-Singularität<br />
Ergoregion<br />
Lichtkegel werden in<br />
Rotationsrichtung gedreht<br />
Ereignis-Horizont<br />
r = r H<br />
Rand der<br />
Ergosphäre
<strong>Geometrie</strong> des Horizontes 1<br />
Hor = Seifenblase:<br />
ds² = r² dq² + R² df²<br />
Fläche:<br />
A H = 8p GM/c² r H<br />
dA H > 0, wenn<br />
da < 0 (Hawking 1970).<br />
„Fläche nimmt zu,<br />
wenn das Loch<br />
abgebremst wird“<br />
a=0 größte Fläche. Quadrupolmoment Q = M a²
<strong>Geometrie</strong> des Horizontes 2<br />
Hor = Seifenblase:<br />
Hor rotiert starr:<br />
W H = a c/2r H<br />
P H = 4p r H /(ca)<br />
konst Gravitation<br />
k = c² (r H – r g )/(2r g r H )<br />
r g = GM/c²<br />
k = 0 bei a = 1.
Horizont ist absolut stabil<br />
Hor = Seifenblase:<br />
Kann nicht<br />
zerstört werden.<br />
Kann in<br />
Schwingung<br />
versetzt werden<br />
werden als<br />
Gravitationswellen<br />
abgestrahlt.
Stern erzeugt Tiden auf Horizont<br />
Horizont kann zeitabhängig sein<br />
Störung wird weggestrahlt !
Raum wird verdreht Twist
Kerr: Raum rotiert<br />
Drehimpuls ist<br />
im Raum verankert
Was haben <strong>Schwarze</strong> <strong>Löcher</strong><br />
mit Thermodynamik zu tun?
Hauptsätze Thermodynamik<br />
HS1: Die Änderung der inneren<br />
Energie U eines geschlossenen<br />
Systems ist gleich der Summe der<br />
Änderung der Wärme Q und der<br />
Änderung der Arbeit W.<br />
HS2: Die Gesamtentropie S in einem<br />
isolierten System kann nie kleiner<br />
werden, d.h. sie kann nur größer<br />
werden oder gleich bleiben.<br />
HS3: Es ist unmöglich, durch<br />
irgendeinen Prozess mit einer<br />
endlichen Zahl von Einzelschritten,<br />
die Temperatur eines Systems auf<br />
den absoluten Nullpunkt von 0 K<br />
(Kelvin = - 273,15 C) zu senken .
Was ist Entropie ?<br />
Ordnung<br />
W = 1<br />
1844 - 1906<br />
… der Grad der Unordnung<br />
eines Systems wird<br />
durch die Zahl W der<br />
möglichen Zustände<br />
charakterisiert.<br />
Entropie S = k B ln(W)<br />
Unordnung<br />
W >> 1
Bei einem Kartenspiel gibt es nur eine Möglichkeit der Ordnung, in<br />
dem die Karten der Zahlenreihenfolge nach geordnet <strong>sind</strong>, jedoch<br />
weitaus mehr Möglichkeiten, die Karten in einer nichtgeordneten<br />
Reihenfolge zu kombinieren:<br />
Statistisch<br />
beschreibt<br />
Entropie die<br />
Zahl möglicher<br />
Mikrozustände,<br />
durch die der<br />
beobachtete<br />
Makrozustand<br />
des Systems<br />
realisiert<br />
werden kann.
Entropie nimmt nie ab !<br />
Ludwig Boltzmann erkannte:<br />
"Die auf die einzelnen Moleküle eines Körpers<br />
verteilte Bewegungsenergie geht stets von einem<br />
weniger wahrscheinlichen Verteilungszustand<br />
in einen wahrscheinlicheren über, nicht aber<br />
umgekehrt. Sind z. B. alle Luftmoleküle zu<br />
Anfang in einer Ecke eines Zimmers, so<br />
verteilen sie sich gleichmäßig in diesem<br />
Zimmer: die Entropie nimmt zu. Es ist jedoch<br />
praktisch ausgeschlossen, dass umgekehrt die<br />
gleichmäßig verteilten Moleküle sich einmal<br />
alle in einer Zimmerecke ansammeln."
Jacob D. Bekenstein:<br />
Black holes and entropy.<br />
Physical Review D. Band 7,<br />
1973, S. 2333–2346<br />
Doktorarbeit Princeton 1972<br />
“There are a number of similarities<br />
between black-hole physics and<br />
thermodynamics. Most striking is<br />
the similarity in the behaviors of<br />
black-hole area and of entropy:<br />
Both quantities tend to increase<br />
irreversibly.”<br />
?
Horizonte verhalten sich<br />
wie thermodynamische Systeme<br />
• H0: Oberflächengravitattion k H = const auf<br />
Horizont ( k H Rolle der Temperatur T H ).<br />
• H1: dM = (k H /8pG) dA H + W H dJ H<br />
in Analogie zu: dE = T dS + dW<br />
• H2: Oberfläche des Horizontes nimmt in<br />
jedem Prozess zu, dA H > 0 ( A H ~ Entropie)<br />
• H3: a = GM/c (Extrem-Kerr) nie erreichbar in<br />
physikalischen Prozessen ( d.h. T H > 0).<br />
Bardeen, J. M.; Carter, B.; Hawking, S. W. (1973): "The four laws of<br />
black hole mechanics". Comm. in Mathematical Physics 31 : 161–170.
Horizonte können verschmelzen<br />
Beispiel für den 2. Hauptsatz<br />
A H > A 1 + A 2
Entropie <strong>Schwarze</strong>s Loch<br />
S = k B A H /4L P ²<br />
1 Planck-Zelle L P<br />
10 77 Zellen/M S<br />
Triangulation<br />
des Horizontes<br />
in Planck-Zellen<br />
Vgl. Sonne:<br />
Entropie = 10 57 k B
Was bedeutet SL-Temperatur?<br />
Stephen Hawking 1975 PropFaktor<br />
Hawking, Stephen W. (1975): "Particle creation by black holes".<br />
Communications in Mathematical Physics 43 : 199–220.
Verdampfung<br />
t evap = 30720 p² (M/m P )² GM/c³<br />
~ 10 67 Jahre (M/M S )³ !<br />
GM S /c³ = 4,9 µsec
Das Informationsparadoxon<br />
Wenn ein Objekt in ein <strong>Schwarze</strong>s Loch fällt, verliert es<br />
alle physikalischen Informationen bis auf seine<br />
quantenmechanischen Eigenschaften (Masse, Spin und<br />
Ladung). Da die Quantenmechanik jedoch auf der<br />
Annahme beruht, dass Informationen nicht verloren<br />
gehen können, entsteht so ein paradoxer Sachverhalt.<br />
Der Stachel im Fleisch der Physiker <strong>sind</strong> die<br />
Singularitäten in <strong>Schwarze</strong>n <strong>Löcher</strong>n, weil dort gemäß<br />
der Allgemeinen Relativitätstheorie Energie, Dichte,<br />
Druck und Krümmung unendlich werden und Raum<br />
und Zeit verschwinden. Eine solche Singularität<br />
markiert die Stelle, an der die bekannten Gesetze der<br />
Physik versagen, und bedeutet somit das Ende der<br />
Gültigkeit der Allgemeinen Relativitätstheorie.
Quantennatur der RaumZeit<br />
Abhay Ashtekar 1986<br />
Fläche und Volumen<br />
<strong>sind</strong> gequantelt wie die<br />
Energie des Wasserstoffatoms
Schaumstruktur der RaumZeit<br />
Skulptur: Julian Voss-Andreae
Hawkings 1976 veröffentlichtes Paradoxon war nur ein<br />
scheinbares. „Hawking vernachlässigte die Quantennatur<br />
der <strong>Geometrie</strong> nahe der klassischen Singularität, und<br />
diese ‚kleinen‘ Effekte kehren die Schlussfolgerung über<br />
den Informationsverlust um“, bringt Ashtekar die neuen<br />
Erkenntnisse auf den Punkt. „Das augenscheinliche<br />
Paradoxon entstand, weil man darauf insistierte, die<br />
klassischen Raumzeit-Begriffe bis hin zur Singularität<br />
anzuwenden (Hawking). Das ist ein wenig so, als wolle<br />
man in der Quantenmechanik die klassischen<br />
Elektronenbahnen ernsthaft im Atom verfolgen.“<br />
Aus der Perspektive der Quantengeometrie verschwinden Materie<br />
und Energie nicht in der Singularität, sondern bleiben in einem<br />
zusammengeklumpten „Haufen“ erhalten. Doch in seinem Mittelpunkt<br />
ist die Dichte nicht unendlich hoch. Die grundlegenden<br />
physikalischen Eigenschaften <strong>sind</strong> noch da und kommen mit all ihren<br />
Ladungen und Quantenzahlen irgendwann wieder zum Vorschein.
Inflation gewaltige<br />
Entropieerzeugung<br />
Entropieproblem des Universums<br />
SMBH: supermassereiche<br />
<strong>Schwarze</strong> <strong>Löcher</strong><br />
in Galaxienzentren<br />
Deshalb heute max. DE?<br />
Inflation<br />
S ~ 10 6 k B<br />
Egan & Lineweaver 2010<br />
300 Mrd. a
Alternative: Vakuum=Dunkle Energie<br />
Dünne Schale -<br />
Vakuumdichte 0<br />
Quantum Transition<br />
Layer „Feuerwand“<br />
~ 10 -14 cm ~ (L P R S ) 1/2<br />
Keine Singularität<br />
Keine echter<br />
Horizont ?<br />
„Kalte Oberfläche“<br />
T H = 0<br />
Dunkle<br />
Energie<br />
r V ~ M P /L P r H ²<br />
P V = - r V c²<br />
Mazur & Mottola: GBEC 2001/2004<br />
M ~ 10 M S<br />
r V ~ 10 14 g/cm³
Gravastern Druck Profil<br />
Core:<br />
Vakuum Energie<br />
Gravitation ist<br />
repulsiv !<br />
~ Universum DE<br />
P r = - r V c²<br />
„Vacuum<br />
Transition<br />
Layer“<br />
Camenzind 2013
Masse = Vakuum-Energie<br />
Zentraldichte:<br />
3,0 Kerndichten<br />
Gravastern<br />
Innenleben<br />
P r = - r V c²<br />
Horizont<br />
Camenzind 2013
Moderner NSternkollaps<br />
Neutronenstern<br />
kollabiert auf GravaStern in ms<br />
@ r = 10 -18 cm wird bereits Planck-Dichte erreicht!<br />
Quantengravitation schlägt im QGPlasma zu!<br />
r = 10 -18 cm Quantenvakuum<br />
Bounce &<br />
Re-Expansion
Inverse Inflation im Sternkollaps<br />
“Denkbares Szenario”<br />
• Neutronensternkollaps von 2,5 Sonnenmassen wird<br />
die Planck-Dichte von 10 87 g/cm³ schon bei einem<br />
Radius ~ 10 −18 cm erreicht, weit vor Planck-Skala.<br />
• Auch die Temperatur wächst im Inneren des<br />
kollabierenden Quark-Gluon-Plasmas, da RT = const<br />
in einem relativistischen adiabatischen Kollaps. Die<br />
Temperatur steigt damit im Supernova-Kollaps etwa<br />
um 23 Größenordnungen, d.h. von 10 11 K auf 10 34<br />
Grad Kelvin, was schon weit über der Planck-<br />
Temperatur von 10 32 Grad Kelvin liegt Inflation<br />
• Bounce und Re-Expansion bis zum Horizont.
Der Gravastern ist nicht-singulär<br />
Schwarzschild-Koordinaten <strong>sind</strong> global gültig<br />
TOV-Glg B²(r) = 1 – 2GM(r)/c²r (wie im NS!)<br />
Krümmung R 2 323 = [1-B²(r)]/r² = 8pGr V /3c²>0<br />
Lichtkegel Minkowskisch bei r = 0<br />
M : Masse des Objektes aus Gravitationskraft<br />
Horizont: r = 2GM/c² : Metrik nicht mehr singulär<br />
Rotverschiebung bleibt endlich, jedoch groß!<br />
r = 0: keine Singlurarität: Krümmung bleibt endlich
Gravastern RaumZeit M = 5,2 M S<br />
deSitter<br />
Gravastern<br />
Vakuum-Energie<br />
P r = - r V c²;<br />
r V = const<br />
Horizont<br />
T H = 0<br />
Schwarzschild<br />
Camenzind 2013
Dunkle Energie abstossend<br />
Horizont<br />
abstossend<br />
anziehend<br />
Camenzind 2013
Gravastern analytisches Beispiel<br />
e 2F(r) = 1 – 2r g /r exp(-2r g /er) ; e = 2,718…<br />
deSitter<br />
Horizont<br />
T H = 0<br />
Gravastern<br />
P r = - r V c²<br />
Schwarzschild<br />
Camenzind 2013
Gravasterne <strong>sind</strong> nicht beliebt!<br />
Gravasternbildung erklärt Gamma-Burster ?
Die Marginal-Stabile Bahn ISCO<br />
Scheibe bis zur marginal stabilen Bahn<br />
ISCO = „Innermost Stable Circular Orbit“<br />
Hängt vom Drehimpuls a ab<br />
Schwarzschild<br />
Kerr mit Spin a
Umlaufperiode “Asteroid”<br />
an marginal stabilen Bahn<br />
10 Sonnenmassen<br />
µQuasar <br />
Skaliert mit Masse
Lichtablenkung ds²=0<br />
am <strong>Schwarze</strong>n Loch<br />
ist beträchtlich
Photonorbit<br />
Lichtablenkung am SL
Schwarzschild<br />
Laserstrahlen
Kerr <strong>Schwarze</strong>s<br />
Loch
Lichtablenkung Kerr
Erde umrundet <strong>Schwarze</strong>s Loch<br />
www.astronomy.ohio-state.edu/~dhw/A142/lensearth_640x480.gif
Rotation verzerrt<br />
die Bilder einseitig<br />
Mehrfachbilder<br />
B. Zink [LSW]
Dopplerfaktor einer Scheibe<br />
Frequenz: f beob = D f em , D = a em /g em (1+v.n/c)<br />
Blauverschiebung<br />
D > 1<br />
Rotverschiebung<br />
D = 0 D < 1<br />
Beaming: I beob = D³ I em
Beobachtung mit VLBI<br />
am Galaktischen Zentrum
Hot Spot um <strong>Schwarze</strong>s Loch: R = 6 R S , 60° Inklination [Neuschäfer LSW]
Hot Spot um <strong>Schwarze</strong>s Loch<br />
Schwarzschild a = 0: ISCO = 6GM/c²<br />
r = 3GM/c² Photonorbit = 25 R S<br />
GC Umlaufperiode = 5 h<br />
Kerr a = 0,95 GM/c: ISCO = 2GM/c²<br />
r = 1,4GM/c² Photonorbit<br />
GC Umlaufperiode = 1,2 h<br />
Simulation: Avery Broderick - www.science.uwaterloo.ca/~abroderi
Warum können wir SL<br />
beobachten ?<br />
Plasma sehr heiß<br />
Plasma kühlt<br />
über<br />
Röntgenstrahlen<br />
0,01 – 100 keV<br />
Letzte Stabile Kepler-Bahn<br />
Materie verschwindet mit<br />
Lichtgeschwindigkeit<br />
im Horizont – vorher<br />
10 – 43% in Strahlung<br />
umgewandelt (Spin a).
Cygnus X-1 mit Chandra<br />
<strong>Schwarze</strong>s Loch emittiert<br />
Röntgenstrahlen<br />
> 1000 Publikationen !
Cyg X-1 / Partner<br />
von HD 226868<br />
1964 entdeckt<br />
mit Ballonflug<br />
1970 Uhuru
Blauer Überriese mit<br />
70 Sonnenmassen<br />
bedeckt periodisch<br />
die Röntgenquelle
Mikroquasare<br />
= Stellare SL in<br />
Doppelsternsystemen<br />
2 Typen:<br />
Massearme<br />
Sterne<br />
Massereiche<br />
Sterne
20 µQuasare<br />
Remillard & McClintock 2006; McClintock … 2011; Camenzind 2007<br />
Objekt Bahn Periode Donor Stern Masse des SL Spin a des SL<br />
GRS1915+105 33.5 d K/M III 14 +/- 4 0.9 – 0.99 CF<br />
V404 Cyg 6.470 d K0 IV 12 +/- 2 -<br />
Cyg X-1 5.600 d O9.7ab 8 +/- 2 0.45 – 0.55 QP<br />
LMC X-1 3.909 d Orosz O9 IIIa 10.3 +/- 1.3 0.92 +/- 0.05 CF<br />
M33 X-7 3.45 d Orosz O7 III 15.6 +/- 1.4 0.84 +/- 0.05 CF<br />
LMC X-3 1.704 d B3 V 7.6 +/- 1.2 < 0.30 CF<br />
GRO J1655-40 2.620 d F3 IV 6.3 +/- 0.3 0.70 +/- 0.05 CF<br />
XTEJ1819-254 2.816 d B9 III 7.1 +/- 0.3 -<br />
IC 10 X-1 34.4 h W He 35 24 - 33 -<br />
GX 339-4 1.7557 d B0 V > 5.8 0.93+/-0.04 Suz<br />
XTEJ1550-564 1.542 d G8 IV 9.6 +/- 1.2 0.34 +/- 0.25 CF<br />
4U 1543-47 1.125 d A2 V 9.4 +/- 1.0 0.80 +/- 0.05 CF<br />
H 1705-250 0.520 d K3 V 6 +/- 2 -<br />
GS 1124-168 0.433 d K3 V 7.0 +/- 0.6 -<br />
GS 2000+25 0.345 d K3 V 7.5 +/- 0.3 -<br />
A 0620-00 0.325 d K4 V 11 +/- 2 0.12 +/- 0.18 CF<br />
XTEJ1650-500 0.321 d K4 V 3.8 +/- 0.5 -<br />
GRS 1009-45 0.283 d K7 V 5.2 +/- 0.6 -<br />
GROJ0422+32 0.212 d M2 V 4 +/- 1 -<br />
XTEJ1118+480 0.171 d K5 V 6.8 +/- 0.4 -
„Glatzen-Ebene der SL“<br />
Camenzind 2006
Galakt.<br />
Zentrum<br />
im IR <br />
kompakt<br />
Stern<br />
Haufen<br />
VLT/<br />
NACO<br />
Genzel et al.<br />
Jede Galaxie beherbergt<br />
ein SM <strong>Schwarze</strong>s Loch<br />
1 Mio. – 10 Mrd. Sonnenmassen<br />
+<br />
1 Lichtjahr
Stellare Stern-Bahnen<br />
im Gal. Zentrum < 1´´<br />
Zufalls-Verteilung E-Bahnen<br />
.<br />
Unsichtbares<br />
Zentrum der<br />
Gravitation<br />
Gillessen et al. 2008
Elliptische Bahnen<br />
im Gal. Zentrum: 15 a
<strong>Schwarze</strong>s<br />
Loch im<br />
G-Zentrum<br />
Stern S2<br />
Umlaufszeit = 15,4 Jahre<br />
NTT/VLT<br />
Keck<br />
M = 4,3 Mio. M S<br />
R 0 = 8,3 kpc<br />
Gillessen et al. 2009
M86 (E)<br />
2 Mrd Sonnen SL<br />
M84 (E)<br />
300 Mio Sonnen SL<br />
NGC 4387 (E)<br />
NGC 4388 (S, Sy2)<br />
8,5 Mio Sonnen SL<br />
<strong>Schwarze</strong> <strong>Löcher</strong><br />
im Virgo-Haufen<br />
(CFHT, 17 Mpc)
SLoch in NGC 1277<br />
Im Perseus Haufen<br />
SL: 17 Mrd. Sonnenmassen
Die S0-Galaxie NGC 1277<br />
im Perseus-Haufen – M H = 17 Mrd. Sonnen
Die Magorrian Relation<br />
N1277<br />
M BH ~ s 4
2 SL tanzen aus der Reihe !
Suzaku Röntgenspektrum NGC3783<br />
Akkretionsscheibe Röntgenstrahlung<br />
Fe K-Linie<br />
Warmer<br />
Absorber<br />
Chr. Reynolds 2013
SLoch mit 10 7 M S als Dreckschleuder<br />
Staub-Wind<br />
Staubtorus<br />
Grafik: ESO
S<strong>Löcher</strong> rotieren schnell<br />
Chr. Reynolds 2013
<strong>Schwarze</strong> <strong>Löcher</strong> in Quasaren<br />
Akkretion auf <strong>Schwarze</strong>s Loch Jets
Blick in den Rachen Gamma-Quasar<br />
Jet-Wand
Kurze Bursts<br />
Gamma-<br />
Blitze<br />
seit 1967<br />
Langer Burst
GRB BATSE<br />
Burst-Dauer<br />
Kurze<br />
Bursts<br />
Lange<br />
Bursts
GRBs mit Swift<br />
130427A
GRB Nachleuchten
GRB BATSE isotrop verteilt
GRB Rotverschiebung
GRB Rotverschiebung
Verschmelzen 2 NS kurze Bursts
Hypernova<br />
Blaue<br />
Überriesen
Hypernova Jets brechen<br />
durch lange Bursts
Ein extrem langer Burst mit FERMI<br />
0,1 sec Exposure<br />
with Swift
GRB 130427A<br />
Hypernova Blauer Überriese
Wie sollte ein µ<strong>Schwarze</strong>s Loch<br />
1 Proton verspeisen ?<br />
Proton p (Radius = 1 fm)<br />
u<br />
d<br />
Das wäre, wie wenn eine<br />
Maus eine Schlange<br />
verspeisen möchte.<br />
u<br />
1 µ<strong>Schwarze</strong>s Loch<br />
Masse = 1 TeV/c² = 1000 p<br />
(Horizontradius = 0,1 am<br />
10.000 mal kleiner als p)
LHC beflügelt die Phantasie<br />
http://apocalypsesurvivalschool.com/ha<br />
dron-collider-black-hole-myth-and-truth/
<strong>Schwarze</strong> <strong>Löcher</strong> existieren !<br />
• <strong>Schwarze</strong> <strong>Löcher</strong> <strong>sind</strong> „alternativlos“ in Astrophysik.<br />
• <strong>Schwarze</strong> <strong>Löcher</strong> <strong>sind</strong> nicht-singulär (entweder durch<br />
QGravitation regularisiert oder als GravaStern realisiert)<br />
• <strong>Schwarze</strong> <strong>Löcher</strong> haben 2 Parameter: Masse M & Spin a<br />
• Masse M kann kinematisch bestimmt werden.<br />
• <strong>Schwarze</strong> <strong>Löcher</strong> rotieren im allgemeinen (Spin a).<br />
• Spin ist messbar für ~ 10 stellare SL, jedoch nur für einige<br />
supermassereiche SL ( Zukunft, IXO).<br />
• Spin spielt eine Rolle bei aktiven SL Jets (BZ).<br />
• Stellare SL entstehen in Supernova massereicher Sterne.<br />
• SM SL entstehen im frühen Universum, z ~ 10 – wie ?<br />
• LHC erzeugt keine mikro-<strong>Schwarze</strong>n <strong>Löcher</strong> !