Senioren-Universität Würzburg SS 2020


Faszination Astronomie - Themen der modernen Astronomie


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Universität Würzburg

Schwarze Löcher



Weltbild der Griechen
Abb.: Ein Schwarzes Loch in einem Doppelsternsystem erzeugt durch Akkretion Röntgenstrahlung.

Die Geschichte der Schwarzen Löcher steht in direktem Zusammenhang mit der Frage, ob Licht Masse hat oder, mit anderen Worten, ob Licht wie ein Materieteilchen durch die Schwerkraft beeinflusst werden kann. Im 17. Jahrhundert war die Natur des Lichts umstritten. Laut Newton ist es teilchenartig, während es bei Huygens wellenförmig und ohne Masse ist. Da sowohl die endliche Lichtgeschwindigkeit als auch das Konzept der Fluchtgeschwindigkeit (Geschwindigkeitsgrenze, ab der sich ein Objekt von der Schwerkraft eines Körpers löst) bekannt sind, leitet die Vorstellung von teilchenartigem Licht (möglicherweise mit einer Masse ausgestattet) zu einem Körper, der so massiv ist, dass die Fluchtgeschwindigkeit höher als die Lichtgeschwindigkeit ist. In diesem Zusammenhang können Schwarze Löcher als typisches Beispiel für ein Paradoxon angesehen werden, bei dem eine Theorie an ihre Grenzen stößt.

1915 veröffentlichte Albert Einstein eine neue Gravitationstheorie, die Allgemeine Relativitätstheorie. In dieser Theorie wird die Gravitation mit Eigenschaften des Raumes identifiziert, dessen Struktur durch die Anwesenheit von Materie verändert wird. Der Raum ist keine absolute Einheit mehr, sondern eine flexible Struktur, die durch Materie deformiert wird. Der Lauf der Zeit wird auch durch die Anwesenheit von Materie beeinflusst. In den späten 1920er Jahren zeigte der indische Physiker Subrahmanyan Chandrasekhar, dass jenseits einer bestimmten Masse (seither Chandrasekhargrenze genannt) ein astrophysikalisches Objekt, in dem jegliche Kernreaktionen erloschen ist (ein weißer Zwerg), unter seiner eigenen Schwerkraft kollabiert, weil keine Kraft der Wirkung der eigenen Schwerkraft mehr entgegenwirken kann. Das Ergebnis dieses Zusammenbruchs wird von Chandrasekhar nicht genau beschrieben, entspricht aber einem Schwarzen Loch. Arthur Eddington, der überzeugt ist, dass etwas diesen Zusammenbruch unweigerlich aufhält, widerspricht Chandrasekhars Argumenten während einer Kontroverse, die berühmt geblieben ist (siehe die Kontroverse mit Eddington). Tatsächlich wissen wir heute, dass der Zusammenbruch eines Weißen Zwergs eine Supernova vom Typ Ia hervorbringt, aber Chandrasekhars Argumentation gilt für einen Neutronenstern, dessen Existenz zum damaligen Zeitpunkt nicht bewiesen war.

Nachdem Fritz Zwicky die Existenz von Neutronensternen vorhergesagt hatte, errechnen Robert Oppenheimer und Hartland Snyder 1939, dass es eine maximale Masse von Neutronensternen gibt, ab der sie unter dem Einfluss ihrer eigenen Schwerkraft kollabieren. Im selben Jahr veröffentlichte Albert Einstein einen Artikel, in dem er zeigte, dass die "Schwarzschild-Singularität" für ihn keine physikalische Bedeutung hatte. Er schreibt: "Das wesentliche Ergebnis dieses Artikels ist ein klares Verständnis dafür, warum "Schwarzschild-Singularitäten" in der physischen Realität nicht existieren." Diese Überlegungen wurden später Ende der 1960er Jahre durch ein Werk widerlegt, mit dem die Namen von Stephen Hawking und Roger Penrose in enger Verbindung stehen, dem Singularitäten-Theorem.

Das Interesse an Schwarzen Löchern nahm Ende der 1950er Jahre während des sogenannten goldenen Zeitalters der Allgemeinen Relativitätstheorie wieder zu. Der neuseeländische Mathematiker Roy Kerr fand 1963 eine Lösung, die ein rotierendes Schwarzes Loch (bekannt als Kerr-Metrik) beschreibt, dessen Effekt darin besteht, den umgebenden Raum mitrotieren zu lassen.

VLT Paranal
Abb.: Roy Kerr ist der Erfinder der rotierenden Schwarzen Löcher.


Daten und Themen Home-Astronomie




Astronomie

28. März ==> Video: Astronomietag 2020


Video: ==> "Faszination Astronomie" Haus der Astronomie Heidelberg.

Corona

Ab 20. April: Uni im Corona-Modus !!!


Die Senioren Universität bleibt im Sommersemester 2020 geschlossen!
==> Wir machen mit Home-Astronomie weiter!


Ich wünsche frohe Ostern und bleiben Sie gesund.
Astronomie
Das Sternbild des Frühlings ist die Jungfrau. Sie ist die zweitgrößte Figur am gesamten Firmament und zeigt sich nun nachts am Südhimmel. In historischen Sternkarten wird sie wie ein Engel mit Flügeln dargestellt. In einer Hand hält sie eine Kornähre. Der Hauptstern der Jungfrau heißt Spica, das ist das lateinische Wort für Kornähre. Für die Astronomen ist die Jungfrau vor allem deshalb bedeutend, weil in diesem Sternbild der Virgo-Galaxienhaufen liegt – eines der wichtigsten Objekte im gesamten Kosmos. Unsere Milchstraße gehört zu einer kleinen Gruppe von Galaxien, die vom großen Haufen in der Jungfrau angezogen wird.

Astronomie
Das Frühlingsdreieck besteht aus den Sternen Regulus im Löwen, Spica in der Jungfrau und Arktur im Bootes. Wo genau und in welcher Lage Sie die Sternbilder finden, können Sie im Programm Stellarium nachschauen.

Globale Erderwärmung seit 1880



Astronomie


Astronomie

24. April: 30 Jahre Start Hubble-Teleskop


Vor 30 Jahren ist das Weltraum-Teleskop in einen Orbit um die Erde gebracht worden. Spiegeldurchmesser: 2,4 m.
Astronomie

27. April Astronomie-Wissen Hubble-Teleskop


Testen Sie Ihr aktives Wissen zur Astronomie: das Hubble Weltraumteleskop.

<== Lösungen zu Hubble-Teleskop




4. Mai: Die Große Debatte vor 100 Jahren


Astronomie
Die Diskussion zwischen den Astronomen Harlow Shapley und Heber Curtis fand am 26. April 1920 im Baird-Auditorium des National Museum of Natural History in Washington statt. Sie kreiste um die Größe der Milchstraße und die Frage, ob die damals als Spiralnebel bekannten Galaxien kleine Objekte in der Milchstraße oder sehr viel weiter entfernt und von der Milchstraße getrennt sind.

11. Mai: SIR: Mathematik einer Pandemie


Als ==> SIR-Modell bezeichnet man in der mathematischen Epidemiologie einen Ansatz zur Beschreibung der Ausbreitung von ansteckenden Krankheiten. Die meisten Infektionskrankheiten können mathematisch modelliert werden, um ihr epidemiologisches Verhalten zu untersuchen oder zu prognostizieren. Mittels einiger Grundannahmen lassen sich Parameter für verschiedene Infektionskrankheiten finden, mit denen sich beispielsweise Kalkulationen über die Auswirkung von Impfprogrammen aufstellen lassen.

==> SIR-Modell kurz & bündig Teil I


==> SIR-Modell kurz & bündig Teil II



18. Mai: Der Himmel mit Pan-STARRS


Pan-STARRS ist ein neuartiges Design für eine Einrichtung um großflächige Himmelsaufnahmen zu machen. PanSTARRS wurde am astronomischen Institut der Universtät von Hawaii entwickelt. Ein Hauptziel von Pan-STARRS ist es Objekte (Asteroiden und Kometen) zu entdecken und zu charakterisieren, die der Erde nahe kommen und eine mögliche Gefahr für den Planeten darstellen.

1. Juni: Astro-Wissen - Mikrolinsen


Gravitationslinsen gehören heute zum Rucksack-Wissen der Astronomie:
==> Was ist Lichtablenkung?
==> Was ist der Mikrolinseneffekt?
==> Was beobachtet man beim Mikrolinseneffekt?

Einstein

8. Juni: Einstein & die Schwarzen Löcher


Aus den Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie läßt sich die Existenz punktförmiger Singularitäten herleiten, in denen Materie und Strahlung auf Nimmerwiedersehen verschwinden. Doch dem Urheber der Gravitationstheorie waren solche Abnormitäten ein Greuel, und er meinte sie widerlegen zu können.

30. Juni: Zum Tag der Asteroiden


Ihre Einschläge können verheerende Folgen für Mensch und Natur haben, denn schon seit Jahrmillionen kommen Asteroiden unserer Erde immer wieder gefährlich nahe. Wie können wir uns vor der Bedrohung dieser teils immer noch unerforschten Himmelskörper schützen? Ob es Möglichkeiten gibt, Asteroiden zu zerstören oder umzuleiten, zeigt der ehemalige Astronaut und Experte für Raumfahrttechnik Prof. Dr. Ulrich Walter in der neuen Folge "Spacetime".
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