Wie viele Schwarze Löcher gibt es im Universum? Schwarze Löcher auf dem Discovery Channel, Video. Wie viele Schwarze Löcher gibt es im Universum?

Tests

Wie aufmerksam bist du? Was ist mit deiner Logik?

In diesem Test können Sie zwei Fragen gleichzeitig beantworten und nach diesem Test können Sie Ihre Fähigkeit testen, verschiedene Farben zu sehen.

Beginnen wir mit dem ersten Test.

Aufmerksamkeitstest

Schauen Sie sich dieses T-Shirt genau an. Sie haben versehentlich (oder absichtlich) mit einem Bügeleisen ein paar Löcher hineingebrannt.

Hinweis:

Vergessen Sie nicht, wie viele Schichten ein T-Shirt hat.

Wie viele Farben sind in der Palette?

Hier ist ein weiterer Test, bei dem Sie etwas Interessantes und Überraschendes über Ihre Vision erfahren können.

Wie viele Farben sehen Sie in diesem Spektrum?

Dieser Test erklärt, wie unterschiedliche Menschen Farben sehen. Laut Wissenschaftlern hängt die Anzahl der Farben, die ein Mensch in einem bestimmten Bild sehen kann, von Farbrezeptoren und der Verteilung von Stäbchen und Zapfen in der menschlichen Netzhaut ab.

Nur 25 % der Menschen auf dem Planeten sind in der Lage, alle Farben zu sehen.

Wie viele Farben siehst du?

Weniger als 20 Farbtöne:

Du bist ein Dichromat. Ihre Vision kann mit der Vision unserer vierbeinigen Hundefreunde verglichen werden. Es gibt zwei Arten von Lichtrezeptoren. Wissenschaftler glauben, dass solche Menschen dazu neigen, schwarze, beige und blaue (blaue) Kleidung zu tragen. Weltweit gibt es etwa 25 % Dichromate.

Zwischen20 und32 Farbtöne:

Du bist ein Trichromat. Es gibt drei Arten von Lichtrezeptoren. Sie können deutlich Blau-, Grün-, Lila- und Rottöne unterscheiden. Weltweit gibt es etwa 50 % Trichromate.

Zwischen33 undÜber 39 Farbtöne:

Du bist ein Tetrachromat. Wie Bienen haben Sie vier Arten von Lichtrezeptoren. Wissenschaftlern zufolge sind solche Menschen durch die Farbe Gelb irritiert, sodass Sie höchstwahrscheinlich keine Kleidung in dieser Farbe haben. Weltweit gibt es etwa 25 % Tetrachromaten.

Schwarze Löcher: Gravitationswellen, die bei ihrer Verschmelzung entstehen.

In Kombination mit dem, was wir bereits über Sternumlaufbahnen in der Nähe des galaktischen Zentrums, Röntgen- und Radiobeobachtungen anderer Galaxien und Messungen der Gasgeschwindigkeit wissen, ist es unmöglich, die Existenz von Schwarzen Löchern zu leugnen. Aber verfügen wir über genügend Informationen aus diesen und anderen Quellen, um zu sagen, wie viele Schwarze Löcher es tatsächlich im Universum gibt und wie sie verteilt sind?

Wie viele Schwarze Löcher gibt es im Universum tatsächlich im Vergleich zu sichtbaren Sternen?

Das erste, was Sie tun möchten, ist, direkte Beobachtungen zu machen. Und das ist ein toller Anfang. 7-Millionen-Sekunden-Belichtungskarte aufgenommenChandra Tief Feld- Süd. In dieser Region gibt es Hunderte supermassereicher Schwarzer Löcher

Unser bestes Röntgenteleskop heute ist das Chandra-Röntgenobservatorium. Von seiner Position in der Erdumlaufbahn aus kann es sogar einzelne Photonen entfernter Röntgenquellen identifizieren. Durch die Erstellung detaillierter Bilder bedeutender Bereiche des Himmels können buchstäblich Hunderte von Röntgenquellen identifiziert werden, von denen jede einer entfernten Galaxie jenseits unserer eigenen entspricht. Basierend auf dem Energiespektrum der resultierenden Photonen sehen wir supermassereiche Schwarze Löcher im Zentrum jeder Galaxie.

Aber so unglaublich diese Entdeckung auch ist, es gibt viel mehr Schwarze Löcher auf der Welt als eines pro Galaxie. Natürlich hat jede Galaxie im Durchschnitt mindestens Millionen oder Milliarden Sonnenmassen, aber wir sehen nicht alles.
Massen bekannter binärer Schwarzlochsysteme, darunter drei bestätigte Verschmelzungen und ein Verschmelzungskandidat ausLIGO

LIGO gab kürzlich die dritte direkte Entdeckung eines starken Gravitationssignals aus der Verschmelzung binärer Schwarzer Löcher bekannt und bestätigte damit die Verbreitung solcher Systeme im gesamten Universum. Wir verfügen noch nicht über genügend Statistiken, um eine numerische Schätzung abzugeben, da die Fehlerschwelle zu hoch ist. Aber basierend auf dem aktuellen Schwellenwert von LIGO und der Tatsache, dass es (im Durchschnitt) alle zwei Monate ein Signal findet, kann man mit Sicherheit sagen, dass es in jeder Galaxie in der Größe der Milchstraße, die wir untersuchen können, mindestens ein Dutzend davon gibt
ReichweiteFortschrittlich LIGO und seine Fähigkeit, verschmelzende Schwarze Löcher zu erkennen

Darüber hinaus zeigen unsere Röntgendaten, dass es viele binäre Schwarze Löcher mit geringerer Masse gibt; vielleicht deutlich mehr als die riesigen, die LIGO finden kann. Und dabei sind noch nicht einmal die Daten berücksichtigt, die auf die Existenz von Schwarzen Löchern hinweisen, die nicht in harten Binärsystemen enthalten sind und die Mehrheit ausmachen sollten. Wenn es in unserer Galaxie Dutzende von Schwarzen Löchern mittlerer bis hoher Masse (10–100 Sonnenmassen) gibt, sollte es Hunderte (3–15 Sonnenmassen) binäre Schwarze Löcher und Tausende isolierte (nichtbinäre) Schwarze Löcher mit stellarer Masse geben .

Hier lohnt es sich, „mindestens“ zu betonen.

Denn Schwarze Löcher sind verdammt schwer zu finden. Bisher können wir nur die aktivsten, massivsten und prominentesten sehen. Schwarze Löcher, die spiralförmig verlaufen und verschmelzen, sind großartig, aber solche Konfigurationen sollten kosmologisch selten sein. Die, die Chandra gesehen hat, sind die massereichsten und aktivsten überhaupt, aber die meisten Schwarzen Löcher sind keine Monster mit einer Millionen-Milliarden-Sonnenmasse, und die meisten großen Schwarzen Löcher sind derzeit inaktiv. Wir beobachten nur einen kleinen Bruchteil der Schwarzen Löcher, und das ist trotz der Pracht dessen, was wir beobachten, verständlich.
Was wir als Gammastrahlenausbruch wahrnehmen, könnte durch die Verschmelzung von Neutronensternen entstehen, die Materie ins Universum schleudern und die schwersten bekannten Elemente erzeugen, am Ende aber auch ein Schwarzes Loch erzeugen

Dennoch haben wir eine Möglichkeit, die Anzahl und Verteilung von Schwarzen Löchern gut abzuschätzen: Wir wissen, wie sie entstehen. Wir wissen, wie man sie aus jungen und massereichen Sternen macht, die zur Supernova werden, und aus Neutronensternen, die verschmelzen und dabei sind, völlig zu kollabieren. Und obwohl die optischen Signaturen der Entstehung von Schwarzen Löchern äußerst unklar sind, haben wir im Laufe der Geschichte des Universums genügend Sterne, deren Tod, katastrophale Ereignisse und Sternentstehung gesehen, um genau die Zahlen finden zu können, nach denen wir suchen.
Die Überreste einer Supernova, die aus einem massereichen Stern entstanden ist, hinterlassen ein kollabierendes Objekt: entweder ein Schwarzes Loch oder einen Neutronenstern, aus dem sich unter bestimmten Bedingungen anschließend ein Schwarzes Loch bilden kann

Diese drei Arten, Schwarze Löcher zu erzeugen, haben alle ihre Wurzeln, wenn man sie bis in die Vergangenheit zurückverfolgt, in massereichen Sternentstehungsregionen. Um zu bekommen:

In unserer Nachbarschaft können wir messen, wie viele von allen Sternen, die sich bilden, die richtige Masse haben, um möglicherweise ein Schwarzes Loch zu werden. Wir stellen fest, dass nur 0,1–0,2 % aller Sterne in der Nähe genug Masse haben, um zur Supernova zu werden, wobei die überwiegende Mehrheit Neutronensterne bildet. Etwa die Hälfte der Systeme, die Doppelsternsysteme bilden, umfassen jedoch Sterne mit vergleichbaren Massen. Mit anderen Worten: Die meisten der 400 Milliarden Sterne, die in unserer Galaxie entstehen, werden niemals zu Schwarzen Löchern.
Ein modernes Spektralklassifizierungssystem für Morgan-Keenan-Systeme mit dem Temperaturbereich jeder Sternklasse in Kelvin. Die überwiegende Mehrheit (75 %) der heutigen Sterne sind M-Sterne, von denen nur einer von 800 massereich genug ist, um zur Supernova zu werden

Aber das ist in Ordnung, denn einige von ihnen werden es tun. Noch wichtiger ist, dass viele bereits dazu gekommen sind, wenn auch in ferner Vergangenheit. Wenn sich Sterne bilden, erhält man eine Massenverteilung: Man erhält ein paar massereiche Sterne, ein paar Sterne mit überdurchschnittlicher Masse und viele Sterne mit geringer Masse. So viele, dass massearme Sterne der M-Klasse (Rote Zwerge) mit nur 8–40 % Sonnenmasse drei Viertel der Sterne in unserer Nachbarschaft ausmachen. Neue Sternhaufen werden nicht viele massereiche Sterne enthalten, die zur Supernova werden können. Doch in der Vergangenheit waren Sternentstehungsregionen viel größer und massereicher als die heutige Milchstraße.
Größte Sternengärtnerei in der Ortsgruppe, 30Doradus Im Tarantelnebel gehören die massereichsten Sterne, die die Menschheit kennt. Hunderte von ihnen werden (in den nächsten Millionen Jahren) zu Schwarzen Löchern

Oben sehen Sie 30 Doradus, das größte Sternentstehungsgebiet der lokalen Gruppe mit einer Masse von 400.000 Sonnen. In dieser Region gibt es Tausende heißer, sehr blauer Sterne, von denen Hunderte zur Supernova werden. 10–30 % davon werden zu Schwarzen Löchern, der Rest zu Neutronensternen. Vorausgesetzt, dass:

• Früher gab es in unserer Galaxie viele solcher Regionen.
• die größten Sternentstehungsregionen konzentrieren sich entlang der Spiralarme und in Richtung des galaktischen Zentrums;
• Wo wir heute Pulsare (Überreste von Neutronensternen) und Gammastrahlenquellen sehen, wird es Schwarze Löcher geben,

Wir können eine Karte erstellen und darauf zeigen, wo die Schwarzen Löcher sein werden.
SatellitNASA Fermi hat eine hochauflösende Karte der hohen Energien des Universums erstellt. Schwarze Löcher in einer kartierten Galaxie folgen den Emissionen wahrscheinlich mit geringen Schwankungen und werden von Millionen einzelner Quellen aufgelöst

Dies ist Fermis Karte der Gammastrahlenquellen am Himmel. Sie ähnelt der Sternenkarte unserer Galaxie, außer dass sie die galaktische Scheibe stark hervorhebt. Bei älteren Quellen ist die Gammastrahlung erschöpft, es handelt sich also um relativ neue Punktquellen.

Im Vergleich zu dieser Karte sieht die Karte des Schwarzen Lochs wie folgt aus:

• konzentrierter im galaktischen Zentrum;
• in der Breite etwas unschärfer;
• galaktische Ausbuchtung einschließen;
• aus 100 Millionen Objekten bestehen, mit oder ohne Fehler.

Indem wir eine Mischung aus der Fermi-Karte (oben) und der COBE-Galaxienkarte (unten) erstellen, können wir ein quantitatives Bild der Position von Schwarzen Löchern in der Galaxie erhalten.
Galaxie im Infrarot sichtbar vonCOBE. Obwohl auf dieser Karte Sterne zu sehen sind, werden Schwarze Löcher einer ähnlichen Verteilung folgen, wenn auch in der galaktischen Ebene stärker komprimiert und zum Bulge hin stärker zentralisiert

Schwarze Löcher gibt es real, sie kommen häufig vor und die überwiegende Mehrheit von ihnen ist heute äußerst schwer zu entdecken. Das Universum gibt es schon sehr lange, und obwohl wir eine große Anzahl von Sternen sehen, sind die meisten der massereichsten Sterne – 95 % oder mehr – längst gestorben. Was ist aus ihnen geworden? Ungefähr ein Viertel von ihnen ist zu Schwarzen Löchern geworden, und es lauern immer noch Millionen davon.
Ein Schwarzes Loch, das milliardenfach massereicher ist als die Sonne, speist in seinem Zentrum einen RöntgenstrahlM87, aber es muss Milliarden anderer Schwarzer Löcher in dieser Galaxie geben. Ihre Dichte wird sich im galaktischen Zentrum konzentrieren

Elliptische Galaxien verwirbeln Schwarze Löcher zu einem elliptischen Schwarm, der sich um das galaktische Zentrum gruppiert, ähnlich wie die Sterne, die wir sehen. Viele Schwarze Löcher wandern im Laufe der Zeit in die Gravitationsquelle im Zentrum der Galaxie – weshalb supermassereiche Schwarze Löcher supermassereich werden. Aber wir sehen noch nicht das ganze Bild. Und wir werden es nicht sehen, bis wir lernen, schwarze Löcher qualitativ zu visualisieren.

In Ermangelung einer direkten Visualisierung ist dies alles, was uns die Wissenschaft liefert und uns etwas Bemerkenswertes sagt: Auf tausend Sterne, die wir heute sehen, kommt etwa ein Schwarzes Loch. Keine schlechten Statistiken für völlig unsichtbare Objekte, da stimmen Sie mir zu.

• Früher gab es in unserer Galaxie viele solcher Regionen.
• die größten Sternentstehungsregionen konzentrieren sich entlang der Spiralarme und in Richtung des galaktischen Zentrums;
• Wo wir heute Pulsare (Überreste von Neutronensternen) und Gammastrahlenquellen sehen, wird es Schwarze Löcher geben,

Wir können eine Karte erstellen und darauf zeigen, wo die Schwarzen Löcher sein werden.

SatellitNASA Fermi hat eine hochauflösende Karte der hohen Energien des Universums erstellt. Schwarze Löcher in einer kartierten Galaxie folgen den Emissionen wahrscheinlich mit geringen Schwankungen und werden von Millionen einzelner Quellen aufgelöst

Dies ist Fermis Karte der Gammastrahlenquellen am Himmel. Sie ähnelt der Sternenkarte unserer Galaxie, außer dass sie die galaktische Scheibe stark hervorhebt. Bei älteren Quellen ist die Gammastrahlung erschöpft, es handelt sich also um relativ neue Punktquellen.

Im Vergleich zu dieser Karte sieht die Karte des Schwarzen Lochs wie folgt aus:

• konzentrierter im galaktischen Zentrum;
• in der Breite etwas unschärfer;
• galaktische Ausbuchtung einschließen;
• aus 100 Millionen Objekten bestehen, mit oder ohne Fehler.

Indem wir eine Mischung aus der Fermi-Karte (oben) und der COBE-Galaxienkarte (unten) erstellen, können wir ein quantitatives Bild der Position von Schwarzen Löchern in der Galaxie erhalten.

Galaxie im Infrarot sichtbar vonCOBE. Obwohl auf dieser Karte Sterne zu sehen sind, werden Schwarze Löcher einer ähnlichen Verteilung folgen, wenn auch in der galaktischen Ebene stärker komprimiert und zum Bulge hin stärker zentralisiert

Schwarze Löcher gibt es real, sie kommen häufig vor und die überwiegende Mehrheit von ihnen ist heute äußerst schwer zu entdecken. Das Universum gibt es schon sehr lange, und obwohl wir eine große Anzahl von Sternen sehen, sind die meisten der massereichsten Sterne – 95 % oder mehr – längst gestorben. Was ist aus ihnen geworden? Ungefähr ein Viertel von ihnen ist zu Schwarzen Löchern geworden, und es lauern immer noch Millionen davon.

Ein Schwarzes Loch, das milliardenfach massereicher ist als die Sonne, speist in seinem Zentrum einen RöntgenstrahlM87, aber es muss Milliarden anderer Schwarzer Löcher in dieser Galaxie geben. Ihre Dichte wird sich im galaktischen Zentrum konzentrieren

Elliptische Galaxien verwirbeln Schwarze Löcher zu einem elliptischen Schwarm, der sich um das galaktische Zentrum gruppiert, ähnlich wie die Sterne, die wir sehen. Viele Schwarze Löcher wandern im Laufe der Zeit in die Gravitationsquelle im Zentrum der Galaxie – weshalb supermassereiche Schwarze Löcher supermassereich werden. Aber wir sehen noch nicht das ganze Bild. Und wir werden es nicht sehen, bis wir lernen, schwarze Löcher qualitativ zu visualisieren.

In Ermangelung einer direkten Visualisierung ist dies alles, was uns die Wissenschaft liefert und uns etwas Bemerkenswertes sagt: Auf tausend Sterne, die wir heute sehen, kommt etwa ein Schwarzes Loch. Keine schlechten Statistiken für völlig unsichtbare Objekte, da stimmen Sie mir zu.