14. März 2010, 12:48

von Andreas Müller & Janine Fohlmeister

Achtung, mitraten und ein Sachbuch gewinnen!

Das Café Astro ist nicht nur ein Treffpunkt für Damen. Das männliche Geschlecht trifft sich heute anlässlich der Fußballweltmeisterschaft. Die Gegner: Deutschland gegen Niederlande. Drei Männer, Allbert, Isaac und Stephen, schauen ebenfalls gebannt auf die Leinwand. Zur Feier des Tages gibt es natürlich Bier.

Noch ist das Spielfeld leer. Der Anpfiff steht kurz bevor – doch vorher gibt es das übliche Analysisgequatsche, Werbung und Kameraschwenks durch das Stadion. Isaac bestellt grad den begehrten Hopfenblütentee bei der rastlosen Bedienung: „Halo Madel, bring uns drei Korona, aber gut gekühlt, bitte!“ Die uns wohl vertraute Rosita japst nur ein „Ich bin gleich bei Euch.“ Die Stimmung ist gut, die Gäste johlen ein paar Schlachtrufe. Natürlich wird Rosita den prüfenden Blicken der männlichen Gäste unterzogen. Allbert murmelt: „Hast Du die Kellnerin gesehen? Was meinst Du?“ „Klarer Fall von Körbchengröße A“, meint Isaac lapidar. Stephen verzieht das Gesicht und sagt „Ja, diese Rosita ist leider asymptotisch flach“. „Hab‘ ich auch sofort ergannt“, platzt es aus Allbert heraus. Rosita, deren Ohren auch bei größtem Lärm jedes Signal herausfiltern, brüllt zu ihnen hinüber "Ihr Kerrle! In den Zentralregionen Eurer Hosen sehe ich auch keinen Bulge."

Die drei Checkerer lassen die Köpfe hängen. Isaac rümpft plötzlich die Nase und meint nur „Hier müffelt’s, Brüder!“. In der Tat riecht es unterm Tisch männermäßig unangenehm und wie sich herausstellt: Es sind Stephens Quanten. Allbert, der keine Socken trägt, steuert allerdings eine Duftnote bei. Isaac, der sich sozusagen im Zentrum der Stinkwolke befindet, schimpft: „Oh Jungens, das ist ja feynman! Regeln guten Benehmens kennt Ihr nicht, oder wie!?“ Wenn ein Geruch so stinkt, dann ist der Fluchtinstinkt sehr ausgeprägt. Um seine Kumpels nicht zu sehr zu kränken, spricht Isaac nur „Ich muss ‘ne Stange Wasser parken.“ Isaac - mittlerweile klein und blass, weil der innere Druck rapide zunimmt - entfernt sich. Wie ein weißer Zwerg läuft er orientierungslos, fast gehetzt durch die Menschenmenge. Seine Fluchtgeschwindigkeit ist enorm groß.

Als die beiden Männer, Allbert und Stephen, so allein am Tisch stehen, fällt ihnen auf, wie unaufgeräumt es unterm Tisch aussieht: Durch das ausbleibende Putzen hatte sich ein Staubtorus unter der Scheibe ausgebildet. Stephen grummelt „Sag‘ mal, warum eigentlich diese ständige Schauen nach Weibern? Das ist doch entartet, wir sind schließlich beide glücklich verheiratet.“ Das stimmt in der Tat: Allbert ist mit Nova verheiratet, einer jungen strahlenden Persönlichkeit. Seitdem trägt er einen wunderschönen Einstein-Ring am Finger. Neulich erst hatten die beiden den 10. Hochzeitstag, den Allbert beinahe vergessen hätte - hätte er nicht damals genau am gleichen Tag vor zehn Jahren seine erste Segelyacht gekauft. Nun bohrt wieder diese Frage in seinem Innern: Was schenke ich bloß diesmal meiner Frau zum Hochzeitstag? Beim letzten Mal schenkte Allbert seiner Nova eine PP-Kette, die sie seither stolz um den Hals trägt. Wofür das PP stand, hat er schon wieder vergessen; Patricia Prada oder so - egal. Stephen ist ebenfalls fest gebunden und lebt mit Chandra, einer jungen Röntgenärztin zusammen. Auch Isaac stand einmal kurz davor mit einer jungen Frau zu fusionieren. "War ‘ne üble Sache damals mit dem Flugzeugabsturz von Sofia.", sinniert Allbert, "Isaac war in ein tiefes, schwarzes Loch gefallen. Ich glaube, er stand kurz davor sich die Pulsardern aufzuschneiden."

Als Allbert und Stephen da so im Gespräch vertieft vor sich hin schweigen, kommt Isaac. „Isaac, was soll ich meiner Frau zum Hochzeitstag schenken?“, ruft Allbert. „Schenk ihr doch ein Gehege!“, antwortet Isaac. „Jetzt red‘ doch keinen Quarks, Isaac, Einsperren ist auch keine Lösung.“, mault Allbert. „Nein, doch nicht für Deine Frau, ich meine etwas mit Viechern, einen Tierkreis oder so.“, präzisiert sich Isaac. „O megageil, mein Lieber! Ich könnte ihr ein paar Hasen schenken.“, freut sich Allbert. Stephen ist die ganze Zeit quasar ruhig – er beobachtet ein Par sece am Nebentische. „Habt Ihr die Säcke da drüben schon bemerkt?“, fragt Stephen und fügt hinzu, „Den einen Bulk kenne ich. Ist der Sohn von Grid.“

Endlich kommt die eilig rotierende Rosita mit den drei Bieren vorbei und stellt sie wortlos und hastig auf den Tisch. „Danke, Schönheit“, ruft ihr Isaac hinterher. Offenbar fühlt sie sich nicht mit einer Kraft von ihm angezogen, die mit dem Abstandquadrat abfällt. „Eine Frage habe ich noch, Fräulein“, ruft Isaac Rosita an. „Mein Handy-Akku ist leer. Gibt’s hier irgendwo Strom?“, fragt Isaac. Die physikalisch grundgebildete Rosita antwortet: „Wenn Ihr Elektronen volt, da unten ist eine Steckdose.“ Sie zeigt auf eine schweinsnasige Öffnung in der Wand. Dieses Intermezzo zeigt, dass Isaac nicht unbedingt ein Frauentyp ist.

Ganz anders ist es mit Allbert: Mit seinem roten Kopf und der Körpergröße hatte er sich den Spitznamen roter Riese eingehandelt. Allbert ist im Prinzip das Alphamännchen des Männertrios und er mault unvermittelt los „Ich glaub ich spin‘! Ist das dunkel!“ In der Tat ist es am Tisch recht dunkel, und da Rosita die Beschwerde vernommen hat, stellt sie ein paar Standardkerzen auf. Ein angenehm warmes Licht breitet sich aus.

Das Spiel wird endlich angepfiffen und die Oranjes bekommen unter einer johlenden Menge im Café von Anfang an ordentlich eins auf die Mütze. Das 1:0 für Deutschland liegt in der Luft und nach einer exzellenten Vorbereitung durch Schweinsteiger verwandelt Klose mit einem Kopfballtor. „TOOOOOOOR!“, schreien Allbert, Isaac und Stephen im Chor und freuen sich begeistert. „Mann, das hat der Klose sehr gut gemacht.“, ereifert sich Allbert. Die Worte des Sportkommentators wurden von plötzlichem Lärm über den Köpfen der Cafégäste erschüttert. Ein Jet flog über sie hinweg. „Hey, gerade jetzt muss das sein!“, nörgelt Isaac. Nach einer spannenden ersten Halbzeit, in der die deutsche Nationalmannschaft den Druck auf die Oranjes erhöhen kann, verspüren unsere drei Protagonisten ein Vakuum in ihren Mägen.

Zum Glück gibt es im Café zur Feier des Tages eine Spezialität: Gravitationslinsensuppe. Die Männer haben jedoch vielmehr Lust auf Burger, so dass Allbert ruft: „Drei Big Rip, bitte.“ Die amerikanische Kost mundet delikat, füllt aber auch ganz schön ab. Isaac stöhnt „Jetzt beweg‘ ich mich kein epsilon mehr.“ In der zweiten Halbzeit kann die deutsche Elf ihren Vorsprung sogar ausbauen. Nach einem miesen Foul sieht ein Holländer die rote Karte und Deutschland kann den Druck erhöhen. Nach einem 2:0 in der 55. Minute und dem 3:0 in der 87. Minute kommt schließlich der erlösende Abpfiff. Allbert, Isaac und Stephen grinsen breit vor Freude. „Lass uns zahlen, Allbert“, meint Stephen. Doch die Sache hat einen Hawking: Effektiv hat Allbert leider kein Geld dabei. „Mann, Du bist auf der Planck-Skala echt ganz oben, Allbert!“, beschwert sich Isaac. „Na, und?“, protestiert Allbert zurück „Dafür hast Du einen ziemlich dicken Hintern! Ich will nicht Deine Jeansmasse wissen.“ „AGN!“, entfährt es Isaac nur. Stephen ist die Streitereien leid: „Oh, Isaac, mach, zahl endlich!“

So kommt es, dass Isaac Rosita her pfeift und die Rechnung komplett übernimmt. „Danke für die Einladung, Isaac“, flöten Stephen und Allbert im Chor. Isaac beschwert sich: „Naja, billig war das nicht gerade, Scheiß Inflation! Ich glaube fast, die haben hier eine höhere Mehrwertsteuer.“ „Meinst Du?“, fragt Allbert, „Hast Du die AGBs gelesen?“ Daraufhin antwortet Isaac: „Leider nein, denn für das Kleingedruckte reicht das Auflösungsvermögen meiner Brille leider nicht aus.“ „Okay, Jungens“, sagt schließlich Stephen zum Schluss „Dann gamma heim.“

In diesem nicht kursiven Text tummeln sich Begriffe und Namen aus der Astronomie, theoretischen Astrophysik und Physik, auch ein paar Bezeichnungen für Symbole, die dem griechischen Alphabet entlehnt sind. Jeder Begriff besteht aus mindestens drei Buchstaben und zählt nur einmal.

Mach‘ mit! Wer bis zum 19. März 2010, 12:00 Uhr die meisten versteckten Begriffe findet und hier im Kommentarbereich als erster postet, kann das handsignierte Sachbuch „Schwarze Löcher – Die dunklen Fallen der Raumzeit“ gewinnen.

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11. März 2010, 12:44

Nach heutigem Kenntnisstand ist das Objekt mit dem Namen A0620-00 im Sternbild Einhorn das nächste Schwarze Loch zur Erde. Keine Angst – es ist mehrere tausend Lichtjahre von uns entfernt, so dass uns auf der Erde von diesem Loch keine Gefahr droht. In diesem Beitrag soll es darum gehen, woher man das alles weiß.

Die Entdeckungsgeschichte von A0620-00
In den Jahren 1975-76 wurde ein Helligkeitsausbruch im Bereich der Röntgenstrahlung am Himmel beobachtet, der eine Röntgenintensität von der 50fachen Intensität des bei hohen Strahlungsenergien sehr hellen Crab-Nebel erreichte. Was war das bloß für ein Objekt am Himmel? Eine Sternexplosion?
Optisch wurde in Richtung dieses Ausbruchs ein Gegenstück entdeckt. Es hört auf den Katalognamen V616 Mon, liegt also im Sternbild Monoceros, dem Einhorn. Das Einhorn liegt "direkt links" vom berühmten Wintersternbild Orion. Die optischen Eigenschaften von V616 Mon lassen darauf schließen, dass dieses Objekt ein Zwergstern vom Spektraltyp K5 ist.
Die Röntgenquelle zeigt Helligkeitsvariationen, die sehr gut dadurch erklärt werden können, dass ein kompakter Röntgenstern um den optischen Zwergstern kreist. Die Helligkeitsvariationen kommen durch die Umkreisung der Sterne umeinander und die Auswirkungen des Doppler-Effekts zustande. Aus der Helligkeitsvariation lassen sich daher die beiden Sternmassen im Doppelstern und die Neigung der Bahnebene zum Beobachter (Inklination) bestimmen. Die Neigung beträgt ungefähr 50 Grad. Der Zwergstern hat nur 0,4 Sonnenmassen und der Röntgenstern hat 6,6 Sonnenmassen – zu viel für einen Neutronenstern und nicht die passenden Eigenschaften für einen normalen Stern. Deshalb muss der kompakte Begleitstern ein stellares Schwarzes Loch sein. Solche Röntgendoppelsterne sehen aus, wie in der Grafik illustriert - im Unterschied zur Grafik muss man sich bei A0620-00 anstelle des Roten Riesen nur einen Zwergstern denken.

A0620-00 gehört zur Klasse der soft X-ray transients (SXTs), damit sind Röntgenquellen gemeint, die nur für kurze Dauer eine gewisse Helligkeit bei weichen, also kleinen, Röntgenenergien erreichen. Der gewaltige Ausbruch in den 1970er-Jahren, eine Nova, war bis heute der Weltrekord für alle Röntgendoppelsterne. A0620-00 war einige Tage lang heller als alle Röntgendoppelsterne in der Milchstraße zusammen! Seitdem geschah aber nichts Aufregendes mehr. Die Quelle befindet sich in einer Art Ruhezustand (engl. quiescent mode) und weist eine Röntgenleuchtkraft von 3 x 10^30 erg/s auf.
Das Schwarze Loch "spuckt" offenbar einen Teil der Sternmaterie wieder aus, denn Radiobeobachtungen belegen das Vorhandensein eines kräftigen Materiestrahls, der vom Loch ausgeht. Das ist ein Jet.

Röntgenastronomie besagt: Das Loch rotiert langsam
Die Modelle in der Röntgenastronomie erlauben es sogar zu ermitteln, ob sich das Schwarze Loch um sich selbst dreht. In der Theorie sind nicht rotierende Schwarze Löcher (Schwarzschild-Typ) und rotierende Schwarze Löcher (Kerr-Typ) bekannt.  Das Ausmaß der Rotation kann man in eine Größe packen, die Spin- oder Kerrparameter a genannt wird. Bei a = 0 rotiert das Loch gar nicht; bei a = 1 rotiert es maximal.

Wie ist das nun bei  A0620-00? Die Rotation des Schwarzen Loches, also den a-Wert, können Astronomen aus beobachteten Röntgenspektren bestimmen. Röntgenastronomen benutzen dafür das Softwarepaket XSPEC.
Die Materie, die vom Zwergstern in das Schwarze Loch stürzt, führt eine Drehbewegung aus, die ihr der Stern mitgibt. Dieser Drehimpuls führt dazu, dass sich um das Schwarze Loch eine dünne rotierende Materiescheibe ausbildet: die Akkretionsscheibe.
Diese Scheibe besteht aus einem Plasma, das vom generellen Trend umso heißer wird, je weiter innen es sich in der Scheibe befindet. Die Scheibe gibt Wärmestrahlung ab, also die Strahlung eines Schwarzen Körpers. Es ist schon in den 1970er-Jahren gelungen, ein Modell für diese dünne Scheibe zu entwickeln, dass auch mit der Allgemeinen Relativitätstheorie verträglich ist (Novikov-Thorne-Modell von 1973). Man kann mit den Modellen den inneren Rand der Akkretionsscheibe bestimmen. Je schneller ein Schwarzes Loch sich um sich selbst dreht, um näher liegt der Scheibeninnenrand am Loch. Aus dem mit XSPEC gemessenen Innenrand der Scheibe folgt sofort die Lochrotation, also der Spinparameter a.
Das XSPEC-Modell heißt übrigens KERRBB2 (entwickelt von Li et al. 2005) und ist benannt nach der Kerr-Metrik eines rotierenden Loches und nach dem Schwarzen Körpers (engl. blackbody=BB). Aus der Anpassung des Modells an die Messdaten ("Fit") folgen der Spinparameter a und die Akkretionsrate, also wie viel Materie das Loch pro Zeit verschluckt. Je mehr es pro Zeit verschluckt, umso höher ist die Röntgenleuchtkraft.
Mit den Beobachtungsdaten von Röntgenteleskopen folgte nun, dass das Schwarze Loch in A0620-00 recht langsam rotiert (a = 0,12) und nicht besonders heftig Materie schluckt (Akkretionsrate von 1,6 x 10^18 g/s; das ist deutlich unter der Eddingtonrate).

Entfernungsbestimmung von A0620-00
Der Begleitstern kann genutzt werden, um die Entfernung des Röntgendoppelsterns zu bestimmen. Spektraltyp und Radius des Zwergsterns dienen zur Abschätzung der absoluten Helligkeit. Aus der beobachteten, scheinbaren Helligkeit und einer Berücksichtigung der Rötung des Sternenlichts durch interstellaren Staub auf dem Weg zur Erde folgt mit dem Distanzmodul die Entfernung.
Die Entfernung von A0620-00 beträgt nur 1,06 kpc, also knapp 3500 Lichtjahre. Damit handelt es sich das nächste kosmische Schwarze Loch zur Erde.
Unsicherheiten in der Entfernung von A0620-00 gibt es in der Tat, denn die Klassifizierung des Spektraltyps des Zwergsterns schwankt zwischen K3 und K7. Spektraltypen werden in zehn Stufen zwischen 0 und 9 feiner unterteilt.

Noch nähere Löcher?
Ob es Schwarze Löcher gibt, die noch näher an der Erde sind, ist schwer zu sagen. Denn im Prinzip macht sich ein Schwarzes Loch, das wenig Materie verschluckt kaum bemerkbar. A0620-00 ist nur deshalb aufgefallen, weil für relativ kurze Zeit Materie vom Nachbarstern in das Schwarze Loch stürzte.
Und natürlich könnte es deutlich nähere Schwarze Löcher geben, nämlich Schwarze Mini-Löcher auf der Erde, die beim Bombardement der Erdatmosphäre mit kosmischer Strahlung entstanden und nach extrem kurzer Zeit durch Aussendung von Hawking-Strahlung zerfielen.

Quellen:
Cantrell et al. arXiv preprint 1001.0261
Gou et al. arXiv preprint 1002.2211

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24. Februar 2010, 18:57

Ich bin ein Spanner, zumindest akustisch. Neulich belauschte ich vier Damen im Café „Astro“ und sie hatten sich viel zu erzählen. Hier kommt die Geschichte, was sich da zutrug:

Amanda, Alice, Alma und Lisa nahmen gerade in einem italienischen Café Platz. Eine junge Frau mit Schürze hstete gerade am Tisch vorbei. Lisa fragte: „Xeusi, junge Frau. Bedienen Sie hier?“ Die Angesprochene antwortete: „ Nein, ich nicht, aber Rosita. eRosita! Komm mal rüber.“ So kam eine andere Dame an den Tisch, die die Bestellung aufnahm. Alice wollte die erste Runde aufnehmen und sprach: „Vier Esopressos, bitte.“ „Die heißen Espressi.“, korrigierte die polyglotte Amanda, worauf Alice konterte: „Das ist mir doch integral!“ Zur Verwunderung aller ergänzte Lisa:  „Meinen mit Icecubes, bitte.“ Nach einer Weile kam die Kellnerin mit den köstlichen Kaffeegetränken zurück. Die Eiswürfel für Lisa wurden getrennt serviert und sahen aus wie Ligo-Steine. Lisa ließ sie mit einem deep impact in ihrem Kaffee verschwinden. (weiter)

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11. Februar 2010, 22:47

Glob'ste nich, wa? Gib's aba! Zwar nicht im Land der unbegrenzten Möglichkeiten, aber dafür nördlich davon, in einem Land, wo eigentlich dem Namen nach keiner sein sollte: Kana da.

Jetzt isser aber bald da, der Hawking. Und es wird Tage geben, die einem Studi ein Hawking-Strahlerlächeln ins Gesicht zaubern. Solche Tage werden im Sommer 2010 am PI verlebt werden können.
PI – das  steht nicht etwa für eine transzendente Kreiszahl, sondern für einen hochpotenten Kreißsaal, in dem neue Ideen der theoretischen Physik geboren werden. Das PI ist das renommierte Perimeter-Institut für Theoretische Physik in Waterloo im Staat Ontario, Kanada. (weiter)

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31. Januar 2010, 19:21

Nach der gängigen Lehrmeinung kollabieren massereiche Sterne am Ende ihres Sternenlebens zu einem Schwarzen Loch. Könnten Quanteneffekte diesen Prozess verhindern?

Klassische Schwarze Löcher sind Gebilde der Allgemeinen Relativitätstheorie, einer Gravitationstheorie, die Quanteneffekte nicht berücksichtigt. Die Relativitätstheorie sagt die Existenz Schwarzer Löcher voraus. Wir wollen nun der spannenden Frage nachgehen, ob der Kollaps auf ein Schwarzes Loch aufgehalten werden kann, wenn man Quanteneffekte berücksichtigt.

Die Theoretiker diskutieren eine Vielzahl von alternativen Modellen zum klassischen Schwarzen Loch. Dazu gehören Bosonensterne, Fermionensterne, Fusselbälle, Holosterne, Gravasterne und neuerdings Schwarze Sterne (engl. black stars, gelegentlich auch "Dunkle Sterne" nach engl. dark stars). Letztere sind Gegenstand der Titelgeschichte der aktuellen Ausgabe von "Spektrum der Wissenschaft" [1].

Eine Gegenüberstellung
Klassische Schwarze Löcher haben im Innern eine unendliche Dichte in der Singularität, und sie haben einen Ereignishorizont.
Schwarze Sterne haben im Innern keine unendliche Dichte, und sie haben keinen Ereignishorizont. Der Raum selbst verhindert den Kollaps auf die Singularität. Schwarze Sterne sind vielmehr normalen Sternen vergleichbar. So haben sie eine feste Oberfläche – das macht sie zugegebenermaßen sympathisch. Sie sind sehr dunkel durch die Gravitationsrotverschiebung, aber eben nicht absolut schwarz wie klassische Schwarze Löcher, von denen am Horizont tatsächlich null Emission ausgeht.

Ansatz aus der Theorie
Die drei Theoretiker Carlos Barcelo (IAA Spanien), Matt Visser (Univ. Wellington, Neuseeland), Stefano Liberati (SISSA Italien) und Sebastiano Sonego (Univ. Udine, Italien) bedienten sich der sog. semiklassischen Quantengravitation [2,3], einer Methode, die bereits Stephen Hawking in den 1970er Jahren zur Ableitung der berühmten Hawking-Strahlung benutzte. In diesem Regime wird die Gravitation behandelt wie in der Allgemeinen Relativitätstheorie, d.h. als gekrümmte Raumzeit ohne Quantisierung, hinzu kommen allerdings Teilchen, die wie Quantenfelder beschrieben werden.

Rolle des Vakuums
Die Schlüsselrolle spielt nun das Vakuum. In den Feldgleichungen der semiklassischen Quantengravitation tritt das Vakuum auf der rechten Seite im Energie-Impuls-Tensor auf. In einem normalen Stern spielt dieser Term (mit der Gestalt <0|T|0>, eine Vakuumpolarisation) keine Rolle. Doch im Kollaps wird die Sternmaterie so stark verdichtet, dass dieser Anteil wichtig werden kann.  Er kann sogar antigravitativ wirken und so den Kollaps bremsen.

Quanteneigenschaften retten Sterne
Es wäre nicht das erste Mal, dass Quanteneffekte im Kollaps eine Rolle spielen würden. Schon bei den Weißen Zwergen und den Neutronensternen sind es Quanteneffekte – das Pauli-Prinzip der Quantenmechanik – die einen neuen Entartungsdruck hervorrufen und die Weiße Zwerge bzw. Neutronensterne stabilisieren und vor dem Kollaps auf ein Schwarzes Loch retten.

Aufbau eines Schwarzen Sterns
Gemäß dem Modell haben Schwarze Sterne einen endlichen Radius und nehmen die höchste Temperatur im Zentrum an. Die Autoren machen leider keine Angaben zur Zustandsgleichung eines Schwarzen Sterns, der offenbar auch nur durch die Eigenschaft Masse charakterisiert wird.
Auch Schwarze Sterne emittieren eine Art Hawking-Strahlung - auch ohne Ereignishorizont. Somit strahlen sie Information ab und würden damit das Informationsparadoxon klassischer Schwarzer Löcher lösen. (Wir erinnern uns: Wegen der Frage, ob Schwarze Löcher Information vernichten oder nicht, verlor Hawking 2004 eine Wette.)

Mein Gesamteindruck
Problematisch ist, dass Schwarze Sterne in der Praxis kaum von Schwarzen Löchern zu unterscheiden sind. Unterschiede treten erst bei Abständen auf, wo der Ereignishorizont klassischer Schwarzer Löcher beginnt. Und so nahe kommen die Astronomen noch nicht an die beobachteten Kandidaten für Schwarze Löcher heran.
Das Hauptproblem wird leider im SdW-Artikel nicht erwähnt: Rotation ist wichtig. Die Autoren beschreiben nicht einen rotierenden Schwarzen Stern. Sie behaupten zwar in [2], dass alle Schlussfolgerungen auf andere (insbesondere rotierende) Lösungen übertragen werden können, aber sie bleiben den Beweis schuldig. Die Rotation der kosmischen Kandidaten für Schwarze Löcher ist jedoch wichtig, denn sie wird in vielen Fällen gemessen (sowohl bei Kandidaten für stellare, als auch für solche von supermassereichen Schwarzen Löchern). Außerdem gibt es in der Astrophysik Vorgänge, die unbedingt schnell rotierende Loch-Raumzeiten erfordern, so die Erzeugung von relativistischen Jets [4].
Bei mir bleibt ein Rest von Unbehagen bei diesem neuen Vorschlag, der viele Grundfragen der theoretischen Physik unbeantwortet lässt und nicht wirklich verträglich ist mit astronomischen Beobachtungen.

Literatur
[1] Barcelo et al. SdW Ausgabe 02/2010
[2] Barcelo et al., Phys. Rev. D 2008. Preprint
[3] Visser et al., General Relativity and String Theory 2008. Preprint
[4] Müller Andreas, Sachbuch "Schwarze Löcher – Die dunklen Fallen der Raumzeit", Spektrum Akademischer Verlag 2009. Weblink zum Buch.

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11. Dezember 2009, 09:07

Liebe Leserinnen, liebe Leser
Heute bin ich in eigener Sache unterwegs: Mein erstes Buch ist in den Läden. Es hat den Titel "Schwarze Löcher - Die dunklen Fallen der Raumzeit" und erscheint in der populärwissenschaftlichen Reihe "Astrophysik aktuell" bei Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg. Das Buch richtet sich an Schüler, Lehrer, Studenten, Hobbyastronomen und interessierte Laien. (weiter)

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21. November 2009, 13:33

Freitag, 20. November 2009, 22:00 Uhr – Am LHC kreisen die Protonen wieder! Der 27 Kilometer umfassende Beschleunigerring wurde gestern, am späten Freitag Abend, wieder durchlaufen.

Am 10. September 2008 gelang es, die Protonen erstmals kreisen zu lassen. Dann kam der folgenschwere Defekt und der vorübergehende, einjährige Stillstand der größten Entdeckungsmaschine der Welt.

Der Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (LHC) am Forschungszentrum CERN bei Genf ist wieder bereit, um die physikalische Grundlagenforschung entscheidend voranzubringen. Der zurzeit potenteste Teilchenbeschleuniger der Welt im Herzen Europas beschleunigt elektrisch positiv geladene Teilchen – Protonen, die zusammen mit Neutronen einen Atomkern aufbauen –  fast auf Lichtgeschwindigkeit und bringt sie zum Zusammenstoß. In dem winzigen Feuerball konzentriert sich eine gewaltige Energie, die - so die Erwartung - neue Teilchen freisetzen wird. Die Teilchenphysiker möchten mit dieser Maschine das Higgs-Boson, supersymmetrische Teilchen und neue Physik entdecken. Vielleicht finden sie auch neue Raumdimensionen neben Länge, Breite und Höhe – wer weiß? Vor Schwarzen Mini-Löchern oder anderen exotischen Gefahren werden wir uns nicht fürchten müssen.

In etwa einer Woche sollen die ersten Teilchenkollisionen im LHC stattfinden. Die Teilchenphysiker werden zunächst mit kleinen Teilchenenergien starten. Dabei sollen die Gerätschaften und insbesondere die Detektoren kalibriert werden.

Ab 2010 werden die Teilchenstrahlen auf höhere Energien bis 3,5 TeV (entsprechend einer Kollisionsenergie von 7 TeV) beschleunigt werden.  Dann beginnt die eigentliche wissenschaftliche Arbeit mit dem LHC. In den vier Großexperimenten ATLAS, CMS, ALICE und LHC-b, die sich auf dem Beschleunigerring befinden, werden dann Petabyte an Messdaten gesammelt werden.

Hier befinden sich einige Fotos zum Neustart des LHC: http://cdsweb.cern.ch/record/1223350

Am kommenden Montag, 23.11.09 um 14:00 Uhr gibt es eine Pressekonferenz, die per Webcast übertragen wird: http://webcast.cern.ch/

Stay tuned!

Quelle: CERN-Pressemitteilung vom 20.11.09

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13. November 2009, 01:08

275 Wissenschaftler, Lehrer und Didaktiker fordern im Internationalen Jahr der Astronomie die bundesweite Einführung des Schulfachs Astronomie.

Mensch, Erde und Weltall – all das hat mehr miteinander zu tun, als es auf den ersten Blick erscheinen mag. Sonne, Mond und Sterne nehmen wir als selbstverständliches Himmelsschauspiel wahr – genauso wie die Existenz des Materiellen und unser eigenes Dasein.
Die Astronomie lehrt uns aber, dass das alles andere als selbstverständlich ist; die Existenz des Belebten und Unbelebten ist in höchstem Maße erstaunlich. Das moderne, naturwissenschaftliche Weltbild besagt in Kürze, dass vor knapp 14 Milliarden Jahren das Universum seinen Anfang im Urknall hatte. Aus diesem heißen und dichten Anfangszustand entstanden Elementarteilchen, Naturkräfte und die ersten Atome. Das fein verteilte Material klumpte hier und da zusammen und brachte schließlich die ersten Sterne und Galaxien hervor. Unsere Sonne ist ein solcher Stern einer späteren Generation, in dessen Umgebung sich Planeten bildeten – so auch die Erde. Im Jahr 2009 feiern wir diesen Erkenntnisgewinn im Internationalen Jahr der Astronomie. Der Anlass: Vor knapp 400 Jahren richtete der italienische Naturforscher Galileo Galilei zum ersten Mal ein Fernrohr an den Himmel und begründete damit die moderne Astronomie.

Das naturwissenschaftliche Wissen um das Entstehen der Welt blieb nicht folgenlos für die Menschheit, denn natürlich haben diese Erkenntnisse Konsequenzen für unser Selbstverständnis, für unsere Gesellschaft – kurzum für unsere Kultur.
Die Erkenntnisse um Anfang und Entwicklung der Welt verdanken wir den Naturwissenschaften – allen voran der Astronomie als älteste Naturwissenschaft. Das Besondere an der Astronomie ist, dass sie eine sehr interdisziplinäre Wissenschaft ist. Neben den klassischen Naturwissenschaften Physik, Chemie und Biologie sowie der Mathematik und Technik, haben auch die Geisteswissenschaften wie Philosophie, Geschichts- und Kulturwissenschaften sowie Theologie wesentliche Bezüge zur Astronomie. Die Astronomie vereint eine Vielzahl von Disziplinen auf eine einzigartige Weise. Aus diesem interdisziplinären, umfassenden Denkansatz entsteht etwas vollkommen Neues, das einen Mehrwert an Wissen darstellt. Dieses Wissen mündet mannigfach in praktische Anwendungen, die uns den Alltag erleichtern und der Gesellschaft nützen.

Ich meine, dass ein Schulfach Astronomie viele Probleme des Schulalltags lösen kann. Mithilfe der Astronomie kann man wieder die Begeisterung für Schule und Natur wecken. Außerdem beklagen sich Schüler und Lehrer in Zeiten von G8 über zu viel und zu schnelles Lernen. Ein interdisziplinäres Schulfach Astronomie kann es leisten Wissen wieder kompakt und effizient zu vermitteln. Ganz umsonst erhält der Schüler schließlich ein globales Verständnis unserer komplexen Welt.

Die besondere Rolle der Astronomie für unsere Bildungsgesellschaft ist evident. Das muss sich auch in unserem Bildungssystem widerspiegeln. Zu dieser Auffassung kamen nun mehr als 275 Organisationen und Einzelpersonen, die sich in einem Offenen Brief an die Vertreter aus der Politik wenden. Zu den Unterzeichnern des Briefs gehören Organisationen wie die Internationale Astronomische Union (IAU), die Europäische Astronomische Gesellschaft (EAS), der Deutsche Kulturrat und der Rat Deutscher Planetarien. Die unterzeichnenden Einzelpersonen sind u.a. Institutsdirektoren,  Professoren sowie Wissenschaftlern unterschiedlicher Fachrichtungen, deutsche Astronauten, Wissenschaftsmanager und –kommunikatoren sowie Didaktiker, Schulleiter und Lehrer. Sie alle fordern eine astronomische Grundbildung für alle, die in einem bundesweit eingeführten Schulfach Astronomie umgesetzt werden solle. Gute Vorbilder gibt es bei den östlichen Bundesländern, denn in Thüringen, Sachsen-Anhalt und Mecklenburg-Vorpommern gibt es das Schulfach Astronomie seit 1959.

Von 9. bis 13. November 2009 findet im Rahmen des Astronomiejahres die Woche der Schulastronomie statt. Sie belegt, welches Potential in einem Schulfach Astronomie steckt und dass die Schülerinnen und Schüler schon ab der Grundschule mit Begeisterung astronomische Unterrichtsinhalte aufnehmen. Die Astronomie bietet dabei auch die große Chance, dass naturwissenschaftliche Schulfächer und Mathematik in der Gunst der Schülerinnen und Schüler wieder steigen.
Natürlich erfordert eine astronomische Ausbildung geschultes Fachpersonal. Es gibt zwar in vielen Bundesländern Lehrerfortbildungen zur Astronomie, aber das kann eine Lehrerausbil-dung im Fach Astronomie nicht ersetzen. "Beispielsweise kann eine geführte nächtliche Himmelsbeobachtung zu den beeindruckendsten Ereignissen eines Schülerlebens avancieren, worüber die Teilnehmer noch nach Jahrzehnten sprechen", berichtet Lutz Clausnitzer aus sei-nen Unterrichtserfahrungen am Geschwister-Scholl-Gymnasium Löbau in Sachsen.
Ein Schulfach Astronomie bietet hervorragende Chancen für ein modernes Bildungskonzept, das dem enormen Wissenszuwachs mit einem interdisziplinären, schlanken Ansatz begegnet – zum Wohle unserer modernen Informationsgesellschaft. 
Der Offene Brief ist ein wichtiges Zeichen der Gesellschaft an die Politik, der eine spannende Diskussion anstößt.

Medienecho auf Schulfach Astronomie

ZDF online: heute.de

astronews.com

wissenschaft.de

spektrum.de 

SZ

heise.de / telepolis.de

KOSMOlogs: Susannes Blog "Uhura Uraniae"

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28. Oktober 2009, 22:03

Der Lucasische Lehrstuhl für Mathematik ist wohl der berühmteste Lehrstuhl der Welt. Dieses Amt an der Universität Cambridge in Groß-Britannien hatte schon Sir Isaac Newton (1643 - 1727) inne, der die Gravitation auf ein solides, mathematisches Fundament stellte: die Newton'sche Gravitationstheorie. (weiter)

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23. Oktober 2009, 18:04

Morgen tobt der Bär in Garching! Im Rahmen der Galileiischen Nächte öffnen die wissenschaftlichen Institutionen am  Forschungscampus in Garching, nördlich von München, am morgigen Samstag, 24. Oktober 2009 ihre Pforten. Tausende von Besuchern werden auf dem Campus erwartet.

Das vollständige bunte Programm gibt es auf der Website http://www.forschung-garching.de/ . Die Aktivitäten unseres Exzellenzclusters Universe kann man ebenfalls nachlesen, u.a. ein mobiles Sternobservatorium, einige populärwissenschaftliche Vorträge und viele Experimente mit dem Wow- und Aha-Effekt.

Ich möchte dabei ein recht neues Kommunikationskonzept hervorheben, das wir erstmals bei unserem Science Café ausprobieren wollen: Wissenschaftler des Cluster treten dabei in direkten Kontakt mit der Öffentlichkeit. Bequem gepolstert plaudern wir morgen bei einer Tasse Kaffee über folgende Themen:

14:30-15:00 Dunkle Materie - die Suche nach dem unsichtbaren Gerüst des Universums (Tobias Lachenmaier)

15:00-15:30 Dunkle Energie: Was unser Universum antreibt (Stefan Hofmann)

15:30-16:00 Schwarze Löcher - hungrige Monster im Zentrum von Galaxien (Robert Dunn)

16:00-16:30 Von Menschen und Teilchen (Robert Münzer)

16:30-17:00 Der Urknall: Wie entstanden Raum, Zeit und Materie? (Andreas Müller)

17:00-18:00 Diskussion mit allen Wissenschaftlern

Wir sehen uns! 

 

 

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