Latest / Fakten zum Einschlafen – Das Universum / Wie wird das Schwarze Loch zum mächtigsten Leuchtturm des Universums? - Das Paradoxon der Schwerkraft: Wie Schwarze Löcher den Kosmos erleuchten | Fakten zum Einschlafen - Das Universum
Transcript
- 0:05Willkommen bei Fakten zum Einschlafen. Das Universum.
- 0:12Schwarze Löcher gelten als die ultimativen Verschlinger
- 0:15des Universums, als kosmische Fallen, aus denen
- 0:19weder Materie noch Licht entkommen können. Und
- 0:22doch senden einige der massereichsten schwarzen
- 0:25Löcher Strahlen aus, die heller leuchten als
- 0:28die kombinierte Leistung aller Sterne ihrer Heimatgalaxie.
- 0:32Diese sogenannten kosmischen Jetzt erstrecken
- 0:36sich über Millionen von Lichtjahren und gehören
- 0:39zu den energiereichsten Phänomenen, die wir kennen.
- 0:41Die Episode beleuchtet, wie diese gewaltigen
- 0:45Plasmaströme entstehen und warum die zerstörerische
- 0:49Schwerkraft paradoxerweise auch als Motor für
- 0:53die hellsten Leuchttürme des Kosmos fungiert.
- 0:56Die Antwort auf dieses Rätsel liegt in der Rotation
- 0:59den Magnetfeldern und der Akkretionsscheibe,
- 1:02die das schwarze Loch umgibt. Anhand von Beispielen
- 1:06wie der Galaxie M87 und Centaurus wird der Blanford
- 1:12-Znajek -Mechanismus erklärt, bei dem das rotierende
- 1:15schwarze Loch wie ein gigantischer Generator
- 1:18funktioniert. Diese jetzt sind jedoch nicht nur
- 1:21spektakuläre Lichterscheinungen, sondern prägen
- 1:25als aktive Galaxienkerne die großräumige Struktur
- 1:28des Universums und regulieren durch Agne -Feedback
- 1:32langfristig die Sternentstehung in ihrer Umgebung.
- 1:36Bei der Arbeit an dieser Episode kehrte ich immer
- 1:39wieder zu einem scheinbaren Widerspruch zurück.
- 1:42Wie kann dasselbe Objekt, das Materie und Information
- 1:45vernichtet, gleichzeitig derart enorme Energiemengen
- 1:49in den leeren Raum abgeben? Mich fasziniert die
- 1:53Vorstellung, dass die Natur ausgehechnet im Zentrum
- 1:56der größten Gravitationsfallen einen Dynamo eingerichtet
- 1:59hat, der das Wachstum ganzer Galaxien steuert.
- 2:03Es ist ein beruhigender Gedanke, dass das Universum
- 2:07nicht aus reinen Sackgassen besteht, sondern
- 2:10auch in seinen extremsten Regionen voller dynamischer
- 2:14Prozesse steckt. Bedenken Sie, das Objekt, das
- 2:19alles verschluckt, Licht, Materie, die Zeit selbst
- 2:23ist irgendwie zum mächtigsten Leuchtturm des
- 2:26Universums geworden. Dieselbe Schwerkraft, die
- 2:30einen fängt, peikt auch an. Und der Strahl, den
- 2:35sie durch die Dunkelheit schickt, kann jedes
- 2:37einzelne Sternensystem seiner Galaxie zusammengenommen
- 2:40überstrahlen. Es gibt eine Galaxie im Sternbild
- 2:43Jungfrau, etwa 55 Millionen Lichtjahre von hier
- 2:47entfernt, die M87 heißt. In vielerlei Hinsicht
- 2:52ist sie eine gewöhnliche elliptische Galaxie.
- 2:56Riesig, uralt, bevölkert mit vielleicht einer
- 3:00Billion Sternen. Aber wenn man sie mit Augen
- 3:03sehen könnte, die für Radiowellen empfindlich
- 3:05sind, würde man etwas Außergewöhnliches bemerken.
- 3:11brillante Linie tritt aus ihrem Zentrum hervor
- 3:14und erstreckt sich über tausende von Lichtjahren
- 3:16nach außen. Sie ist vollkommen gerade, als wäre
- 3:20sie mit einem Lineal gegen die Dunkelheit gezogen.
- 3:24Das ist ein kosmischer Jet und er ist nicht allein.
- 3:29Auf der gegenüberliegenden Seite der Galaxie
- 3:32zeigt ein zweiter Jet in die andere Richtung.
- 3:35Allerdings ist dieser Schwäche, schwerer zu erkennen,
- 3:39von uns weg in die Tiefen gerichtet. Diese Strukturen
- 3:44gehören zu den größten und energiereichsten Phänomenen,
- 3:47die wir kennen. Ein einzelner Jet kann sich über
- 3:51das 20 -fache des Durchmessers unserer Milchstraße
- 3:54erstrecken. Die Energie, die er transportiert,
- 4:00kann die kombinierte Leistung jedes einzelnen
- 4:03Sterns seiner Heimatgalaxie übertreffen. Und
- 4:07doch tritt er aus einer Region hervor, die kleiner
- 4:11ist als unser Sonnensystem. Der Widerspruch ist
- 4:15fast unerträglich. Ein schwarzes Loch, definiert
- 4:19durch seine Fähigkeit, alles zu verschlucken,
- 4:22das Licht selbst einzufangen, ist irgendwie zum
- 4:25Motor der mächtigsten Ausströmungen im Universum
- 4:28geworden. Bidas' Befehl ist nicht offensichtlich.
- 4:32Es brauchte Jahrzehnte der Beobachtung und theoretischen
- 4:36Arbeit, um auch nur die Umrisse zu verstehen.
- 4:40Aber die Antwort, als sie kam, offenbarte etwas
- 4:43Grundlegendes darüber, wie die Natur Energie
- 4:46aus der Schwerkraft gewinnt. Wir beginnen mit
- 4:50dem, was vertraut erscheint. Das schwarze Loch
- 4:54im Zentrum von 87 enthält ungefähr 6 ,5 Milliarden
- 4:59Sonnenmassen. Es ist nicht das massereichste
- 5:02Bekannte, aber es gehört zu den am besten Untersuchten.
- 5:07Um es herum kreist eine Scheibe aus Gas und Staub,
- 5:10eine Akkretionsscheibe, erhitzt durch Reibung
- 5:14und Kompression auf Millionen von Grad. Diese
- 5:18Scheibe leuchtet über das gesamte elektromagnetische
- 5:21Spektrum, von Audiowellen bis zu Röntgenstrahlen.
- 5:26Materie spiralisiert nach innen, angezogen von
- 5:29der Schwerkraft und beschleunigt, während sie
- 5:32fällt. Das meiste davon wird den Ereignishorizont
- 5:37überqueren und verloren sein. Das ist das Bild,
- 5:41das wir von schwarzen Löchern in uns tragen,
- 5:44der kosmische Verschlinger, die Einbahnstraße,
- 5:47der Ort, an dem Information stirbt. Aber nicht
- 5:51alles fällt hinein. Nahe der inneren Kante der
- 5:55Scheibe, wo die Umlaufgeschwindigkeiten sich
- 5:58signifikanten Bruchteilen der Lichtgeschwindigkeit
- 6:01nähern, beginnt etwas anderes zu geschehen. Das
- 6:05schwarze Loch rotiert. Das ist entscheidend.
- 6:10Stellen Sie sich eine Eiskunstläuferin vor, die
- 6:13ihre Arme anzieht. Wenn Materie über Milliarden
- 6:17von Jahren nach innen spiralisiert, trägt sie
- 6:20Drehimpuls mit sich. Und das schwarze Loch dreht
- 6:24sich, wie die Eiskunstläuferin, immer schneller.
- 6:27Ein nicht rotierendes schwarzes Loch ist theoretisch
- 6:32möglich. Aber in der Praxis rotieren im Wesentlichen
- 6:36alle schwarzen Löcher, die durch Akkretion gewachsen
- 6:39sind, schnell. Ihre Rotation hat sich aus der
- 6:43einfallenden Materie angesammelt, die über kosmische
- 6:46Zeit hinweg nach innen spiralisiert ist. Diese
- 6:50Rotation zieht den Raum selbst mit sich herum.
- 6:52Dieses Phänomen heißt Frame -Dragging, vorhergesagt
- 6:57von der allgemeinen Relativitätstheorie und inzwischen
- 7:00durch Beobachtung bestätigt. Das schwarze Loch
- 7:03wird nicht bloß zu einer Masse im Raum, sondern
- 7:07zu einem dynamischen Objekt, einem Rotator, einem
- 7:10System mit gespeicherter Energie, die im Prinzip
- 7:13angezapft werden kann. Das Magnetfeld, das die
- 7:17Akkretionsscheibe durchzieht, ist der Schlüssel.
- 7:21In der Scheibe bewegt sich ionisiertes Gas als
- 7:25Plasma und Plasmen sind ausgezeichnete Leiter.
- 7:29Magnetfeldlinien, durch elektrische Kräfte an
- 7:32das Plasma gebunden, werden mit der spiralisierenden
- 7:35Materie nach innen gezogen. Sie werden aufgewickelt,
- 7:39gedehnt, verstärkt. Stellen Sie sich Fäden magnetischer
- 7:45Kraft vor, die um das rotierende schwarze Loch
- 7:48herumgezogen werden und sich immer enger zusammenziehen
- 7:52wie eine Feder, die aufgezogen wird. Der Spinn
- 7:56des schwarzen Lochs verdreht diese magnetischen
- 7:58Fäden zu einer engen, schraubenförmigen Spule.
- 8:02Und ein derart unter Spannung stehendes, aufgewickeltes
- 8:06Magnetfeld sitzt nicht einfach nur da, es drückt
- 8:11zurück. Nahe dem schwarzen Loch, wo die innere
- 8:15Kante der Scheibe auf die Agosphäre trifft, die
- 8:18Region, in der der Raum selbst schneller mitgezogen
- 8:21wird. Als Licht sich rückwärts bewegen könnte,
- 8:24verbinden sich manche Feldlinien nicht zurück
- 8:27zur Scheibe. Sie durchziehen den Horizont selbst.
- 8:32Oder genauer, sie durchziehen den Raum unmittelbar
- 8:36außerhalb davon, wo das Frame -Draging am extremsten
- 8:40ist. Hier operiert der Blandford -Snajek -Mechanismus,
- 8:45benannt nach dem britischen Astrophysiker Roger
- 8:48Blandford und seinem Kollegen Roman Snajek, die
- 8:52ihn in den 1970er Jahren theoretisch beschrieben.
- 8:55Das rotierende schwarze Loch mit seinem mitgeführten
- 8:59Magnetfeld funktioniert wie ein gewaltiger elektrischer
- 9:03Generator. Die Rotation erzeugt ein elektrisches
- 9:07Feld, das geladene Teilchen entlang der Feldlinien
- 9:11beschleunigt. Diese Teilchen, hauptsächlich Elektronen
- 9:16und Positronen, strömen entlang der Rotationsachse
- 9:19nach außen, nach Norden und Süden, senkrecht
- 9:23zur Scheibe. Die Rotationsenergie des Schwarzen
- 9:27Lochs wird in die kinetische Energie dieses Ausflusses
- 9:30umgewandelt. Die Effizienz ist außergewöhnlich.
- 9:35Wo Kernfusion in Sternen weniger als ein Prozent
- 9:38der Masse in Energie umwandelt, kann dieser Prozess
- 9:42sich Zehnerprozenten nähern. Er gehört zu den
- 9:45effizientesten bekannten Mechanismen der Energiegewinnung
- 9:49in der Natur. Der Ausfluss ist keine chaotische
- 9:53Explosion. Er ist kollimiert, durch das Magnetfeld
- 9:57selbst zu einem schmalen Strahl gebündelt. Die
- 10:01Feldlinien, durch die Rotation zu einer Helix
- 10:04verdreht, wirken wie die Wände einer Düse, die
- 10:07die Teilchen kanalisieren und ihre seitliche
- 10:10Ausbreitung verhindern. Das Ergebnis ist ein
- 10:13Jet, der seine Kohärenz über Millionen von Lichtjahren
- 10:17aufrechterhält. Sein Öffnungswinkel von nur wenigen
- 10:21Grad bewahrt seine enge Fokussierung über kosmische
- 10:24Entfernungen hinweg. Diesem jetzt nach außen
- 10:28zu folgen bedeutet, eine Landschaft extremer
- 10:31Physik zu durchqueren. Nahe der Basis beschleunigen
- 10:35Teilchen auf Geschwindigkeiten von über 99 %
- 10:39der Lichtgeschwindigkeit. Bei diesen Geschwindigkeiten
- 10:43dominieren relativistische Effekte. Die Zeit
- 10:48dehnt sich für die Teilchen. Eine Sekunde ihres
- 10:51Erlebens entspricht Minuten oder Stunden für
- 10:54einen fernen Beobachter. Ihre effektive Masse
- 10:58nimmt mit der Geschwindigkeit zu und verleimt
- 11:01immer mehr Energie für weitere Befleunigung.
- 11:04Doch das Magnetfeld überträgt weiterhin Energie.
- 11:08Die Rotationskraft des schwarzen Lochs speist
- 11:12in Ausfluss über diesen sich ausdehnenden relativistischen
- 11:17Armen hinweg. Wenn man neben dem Strahl mitreisen
- 11:21könnte, würde man bemerken, dass er kein glatter,
- 11:24strukturloser Lichtstrahl ist. Er pulsiert. Es
- 11:30gibt brillante Lichtknoten, wie leuchtende Perlen
- 11:33auf einer Schnur, wo schnelleres Plasma auf langsameres
- 11:37Material vor ihm prallt und sich zu einer Stoßfront
- 11:40auftürmt. Manchmal repräsentieren diese Knoten
- 11:44interne Stoßwellenorte, an denen der Ausfluss
- 11:47auf Hindernisse oder Instabilitäten trifft. Manchmal
- 11:51markieren sie die Grenze, an der sich das Magnetfeld
- 11:55des Jetzt neu verbindet und gespeicherte Energie
- 11:58in plötzlichen Ausbrüchen freisetzt. Diese Knoten
- 12:03leuchten über das gesamte Spektrum, von Radiowellen
- 12:06bis zu Röntgenstrahlen. Ihre Emission verrät
- 12:09uns die lokalen Bedingungen, Dichte, Temperatur,
- 12:12Magnetfeldstärke, die wir niemals direkt messen
- 12:15könnten. Wenn der jetzt schließlich auf das intergalaktische
- 12:19Medium trifft, Das dünne Gas zwischen den Galaxien
- 12:23hängt sein Schicksal davon ab, worauf er stößt.
- 12:26In manchen Fällen schlägt er sich hindurch und
- 12:30erzeugt einen Hohlraum, der sich langsam wieder
- 12:33füllt. In anderen endet er in einer riesigen
- 12:36Struktur, die Radiolappen genannt wird. Dort
- 12:40wird die kinetische Energie des Ausflusses in
- 12:43ungeordnete Bewegung und Strahlung umgewandelt.
- 12:47Diese Lappen können Millionen von Lichtjahren
- 12:49überspannen und erscheinen in Radioteleskopen
- 12:52als geisterhafte Ballons, die die Heimatgalaxie
- 12:55flankieren. Die größten bekannten Strukturen
- 12:59im Universum, wenn man das kosmische Netz der
- 13:02Galaxienfilamente selbst ausnimmt, sind diese
- 13:05Radiolappen, aufgebläht von jetzt über Millionen
- 13:08von Jahren. Der Jet von 87 ist mit 5000 Lichtjahren
- 13:14Länge nach diesen Maßstäben bescheiden. Aber
- 13:17er hat einen enormen Vorteil, wir können ihn
- 13:19sehen. Erstmals entdeckt 1918 vom amerikanischen
- 13:25Astronomen Heber Curtis, der einen seltsamen
- 13:29geraden Strahl notierte, der aus dem Zentrum
- 13:32der Galaxie hervortrat, wurde er ein Jahrhundert
- 13:36lang fotografiert und untersucht. bevor sein
- 13:39Ursprung verstanden wurde. 2019 erzeugte das
- 13:43Event Horizon Telescope ein Bild, das unsere
- 13:46Sicht auf diese Phänomene veränderte. Nicht den
- 13:50jetzt selbst, sondern den Schatten des Schwarzen
- 13:52Lochs, die dunkle Region, in der Lichtwege nach
- 13:55innen gebogen werden, umgeben von einem hellen
- 13:58Ring aus kreisendem Plasma. Dies war das erste
- 14:02direkte Bild eines Schwarzen Lochs und es verankerte
- 14:06das theoretische Bild. Die Asymmetrie des Schattens,
- 14:10unten heller, bestätigte die Rotation. Der Durchmesser
- 14:15des Rings entsprach dem Vorhersagen. Und der
- 14:19Startpunkt des Jetzt, in diesem Bild zwar nicht
- 14:22aufgelöst, lag bekanntermaßen genau entlang der
- 14:25Achse senkrecht zum hellen Ring des Schattens,
- 14:28exakt dort, wo der Blendford -Znajek -Mechanismus
- 14:32es vorhersagte. Es gibt eine andere Galaxie.
- 14:37Näher an unserer Heimat, die eine verwandte Geschichte
- 14:40erzählt. Centaurus A, elf Millionen Lichtjahre
- 14:45entfernt, ist unser nächster aktiver Galaxienkern
- 14:49mit markanten Jets. Ihr schwarzes Loch ist kleiner
- 14:53als das von 87, etwa 55 Millionen Sonnenmassen.
- 14:59Aber ihre Jets sind nicht weniger dramatisch
- 15:02und erstrecken sich über mehr als eine Million
- 15:04Lichtjahre. Was Centaurus aber besonders lehrreich
- 15:09macht, ist ihre Geschichte. Ein dunkles Staubband
- 15:14schneidet durch das Zentrum der Galaxie ein Beleg
- 15:17für eine kürzliche Verschmelzung mit einer kleineren
- 15:19Galaxie. Das schwarze Loch wurde durch diese
- 15:23Kollision gefüttert. Seine Akkretionsscheibe
- 15:26wurde mit neuem Material aufgefüllt, seine Jits
- 15:30neu belebt. Die Jetts selbst zeigen Krümmungen,
- 15:34Wellenbewegungen, Richtungsänderungen im Lauf
- 15:37der Zeit. Das schwarze Loch präzidiert. Seine
- 15:41Spinachse taumelt langsam wie ein Kreisel. Und
- 15:45die Jettrichtung folgt, indem sie Spiralmuster
- 15:47in das umgebende Medium zeichnet. Über Millionen
- 15:51von Jahren gräbt der Jett einen Korkenzieher
- 15:54in die Leere. Eine dauerhafte Aufzeichnung des
- 15:57langsamen Taumelns des schwarzen Lochs, eingraviert
- 16:01in das intergalaktische Gas. Was wir sehen, ist
- 16:05keine statische Struktur, sondern ein historisches
- 16:08Archiv. Die angesammelten Spuren von Millionen
- 16:11Jahren Ausfluss. Jede Schicht erzählt uns über
- 16:14die Bedingungen zur Zeit ihrer Emission. Nicht
- 16:18alle jetzt stammen von supermaßreichen schwarzen
- 16:21Löchern. Schwarze Löcher stellarer Masse, entstanden
- 16:25aus kollabierten Sternen von einigen bis einigen
- 16:28Dutzend Sonnenmassen, können analoge Strukturen
- 16:31erzeugen, wenn sie von einem Begleitstern akkretieren.
- 16:35Das System ist 433, 18 .000 Lichtjahre entfernt,
- 16:41enthält wahrscheinlich ein schwarzes Loch oder
- 16:45möglicherweise einen Neutronenstern, der einen
- 16:48Begleiter umkreist und Material in eine Scheibe
- 16:51zieht. Zwei Jets treten senkrecht zu dieser Scheibe
- 16:55aus. Aber das gesamte System präzediert mit einer
- 16:58Periode von etwa 163 Tagen. Das Ergebnis ist
- 17:03ein Korkenziermuster, das im Raum nachgezeichnet
- 17:07wird. Die Jet -Hüchtung schwenkt wie ein Rasensprenger
- 17:11in Zeitlupe herum. Die Physik ist im Wesentlichen
- 17:14dieselbe, obwohl die Skalen sich enorm unterscheiden.
- 17:19Was für Milliarden von Sonnenmassen funktioniert,
- 17:22funktioniert für Dutzende. Das legt nahe, dass
- 17:26der Jetmechanismus robust ist, fundamental, nicht
- 17:29abhängig von besonderen Umständen. Die Energie,
- 17:33die diese Jets transportieren, löst sich nicht
- 17:36einfach in die Leere auf. Sie verrichtet Arbeit.
- 17:41Wenn ein Jet durch das intergalaktische Medium
- 17:43pflügt, erhitzt er das umgebende Gas. und verhindert,
- 17:48dass es abkühlt und kollabiert, um neue Sterne
- 17:51zu bilden. Dieser Prozess, Agnein Feedback genannt,
- 17:56wirkt wie ein Thermostat auf die Galaxienentwicklung.
- 18:00Ohne ihn würden die größten Galaxien weit mehr
- 18:03ihres verfügbaren Gases in Sterne umwandeln,
- 18:06als wir beobachten. Die jetzt und ihre zugehörige
- 18:10Strahlung halten ein Bleichgewicht aufrecht.
- 18:13und regulieren die Sternentstehung über die kosmische
- 18:16Zeit hinweg. Das scheinbar zerstörerischste Phänomen
- 18:20im Zentrum einer Galaxie erweist sich als wesentlich
- 18:24für ihre langfristige Stabilität. Es verhindert
- 18:29ein unkontrolliertes Wachstum, das sonst alles
- 18:33verfügbare Material verbrauchen würde. Das ist
- 18:37das Tiefölermuster. Die Kraft des schwarzen Lochs
- 18:41zu zerstören, Materie zu verschlucken und ihre
- 18:45Geschichte auszulöschen, ist untrennbar von seiner
- 18:48Kraft auf den größten Skalen zu erschaffen und
- 18:51zu regulieren. Dieselbe Rotation, die den Ereignishorizont
- 18:56unausweichlich macht, treibt auch die Ausflüsse
- 19:00an, die die Galaxie formen. Dieselbe Schwerkraft,
- 19:04die Licht einfängt, organisiert auch Magnetfelder
- 19:09zu Strukturen, die den Kosmos überspannen. Hier
- 19:13gibt es keinen Widerspruch, nur eine größere
- 19:16Einheit, die unsere anfängliche Intuition nicht
- 19:19erfassen konnte. Wir können das besser verstehen,
- 19:23wenn wir die Alternative betrachten. Der Blandford
- 19:27-Paine -Mechanismus, verwandt, aber verschieden,
- 19:30gewinnt Energie nicht direkt aus der Rotation
- 19:34des schwarzen Lochs, sondern aus der Akkretionsscheibe
- 19:38selbst. Magnetfelder, die in der Scheibe verankert
- 19:43und durch differenzielle Rotation verdreht sind,
- 19:45können Ausflüsse von der Scheibenoberfläche starten.
- 19:49In der Praxis operieren wahrscheinlich beide
- 19:52Mechanismen zusammen. Das schwarze Loch und die
- 19:57Scheibe tragen zur Gesamtleistung bei. Die Unterscheidung
- 20:01ist für Spezialisten wichtig, die nachverfolgen,
- 20:04wo die Energie ihren Ursprung hat. Aber für das
- 20:08Gesamtbild zählt, dass Magnetfelder, Rotation
- 20:11und Schwerkraft zusammenwirken, um fokussierte
- 20:14Ausflüsse von außergewöhnlicher Effizienz zu
- 20:17erzeugen. Die jetzt fordern unsere Beobachtungsfähigkeiten
- 20:21auf grundlegende Weise heraus. Ihre gewaltige
- 20:25Größe bedeutet, dass Licht von verschiedenen
- 20:27Teilen zu unterschiedlichen Zeiten ankommt. Wir
- 20:31sehen keine Momentaufnahme, sondern ein Komposit,
- 20:34die nahen Teile, wie sie jetzt sind, die fernen
- 20:37Teile, wie sie vor Millionen von Jahren waren.
- 20:41Ihre extremen Geschwindigkeiten erzeugen in manchen
- 20:45Fällen superluminale Bewegung, scheinbare Geschwindigkeiten
- 20:48über der Lichtgeschwindigkeit, bedingt durch
- 20:51die Geometrie der Emission, die fast mit Lichtgeschwindigkeit
- 20:55auf uns gerichtet ist. Das ist keine Verletzung
- 20:58der Physik, sondern ein Perspektiv, Effekt. Es
- 21:02ist so, als würde man einen Zug fast frontal
- 21:06herankommen sehen und seine tatsächliche seitliche
- 21:09Geschwindigkeit falsch einschätzen. Doch es verrät
- 21:13uns etwas Reales über die Orientierung und Geschwindigkeit
- 21:17des Jetzt. Einschränkungen, die helfen, das dreidimensionale
- 21:21Bild zu konstruieren. Verschiedene Blickwinkel
- 21:25offenbaren verschiedene Aspekte. Blickt man fast
- 21:30direkt in einen Jet hinein, sieht man einen Blattzar,
- 21:33eines der hellsten und variabelsten Objekte am
- 21:36Himmel, dessen Emission durch relativistische
- 21:38Effekte verstärkt und gebündelt wird. Von der
- 21:42Seite betrachtet erscheint dasselbe Objekt als
- 21:44Radiogalaxie, seine jetzt ausgedehnte Strukturen,
- 21:48die einen zentralen Punkt flankieren. Wenn die
- 21:52Akkretionsscheibe unsere Sicht auf das Zentrum
- 21:55blockiert, sehen wir möglicherweise nur die indirekten
- 21:58Effekte und klassifizieren es als Seifertgalaxie
- 22:02oder verdeckten Agni. Das vereinheitlichte Modell
- 22:06aktiver Galaxienkerne erkennt diese als dasselbe
- 22:09Phänomen aus verschiedenen Perspektiven, eine
- 22:12Demonstration, wie Geometrie die Erscheinung
- 22:15formt. Die Erforschung der Jets erfordert das
- 22:19gesamte elektromagnetische Spektrum. Radioteleskope
- 22:24wie das Very Large Array in New Mexico oder ALMA
- 22:27in Chile fangen die Synchrotronstrahlung von
- 22:31Elektronen ein, die in Magnetfeldern spiralisieren,
- 22:35den charakteristischen Prozess, der Jets bei
- 22:38langen Wellenlängen sichtbar macht. Röntgen -Teleskope
- 22:42wie Chandra enthüllen das heiße, geschockte Gas,
- 22:45wo jetzt auf ihre Umgebung treffen. Optische
- 22:49und Infrarot -Teleskope, einschließlich Hubble
- 22:52und jetzt Webb, verfolgen die Effekte auf kühleres
- 22:56Gas und Staub. Das Event Horizon Telescope, das
- 23:01Radioschüsseln rund um den Globus verbindet,
- 23:03um eine Winkelauflösung zu erreichen, die vergleichbar
- 23:07damit ist, einen Donut auf der Mondoberfläche
- 23:10zu sehen, hat begonnen, den Ursprung des Jetzt
- 23:13aufzulösen und den abstrakten Mechanismus mit
- 23:17einem sichtbaren Startpunkt zu verbinden. Zukünftige
- 23:21Instrumente werden das weiter ausdehnen. Das
- 23:25Square Kilometer Array, im Bau in Australien
- 23:29und Südafrika, wird das empfindlichste Radioteleskop
- 23:33sein, das je gebaut wurde. Es wird fähig sein,
- 23:36Schwächere jetzt in größeren Entfernungen zu
- 23:39entdecken und frühere Epochen der kosmischen
- 23:42Geschichte zu untersuchen, als Galaxien und ihre
- 23:45zentralen schwarzen Löcher noch wuchsen. Jede
- 23:49Verbesserung der Auflösung, jede Erweiterung
- 23:52der Wellenlängenabdeckung füllt ein weiteres
- 23:55Stück des Bildes aus, ohne dessen wesentliche
- 23:58Umrisse zu verändern. Was nach Jahrzehnten der
- 24:01Forschung bemerkenswert bleibt, ist die Effizienz
- 24:04und Fokussierung des Prozesses. Die Natur hat
- 24:08einen weggefunden, Energie aus der Rotation eines
- 24:11schwarzen Lochs zu gewinnen und sie in Strahlen
- 24:14zu kanalisieren, die ihre Kohärenz über Skalen
- 24:18hinweg aufrechterhalten, die Galaxien winzig
- 24:21erscheinen lassen. Der Mechanismus hängt von
- 24:25keiner exotischen Physik ab, nur von Elektromagnetismus
- 24:29und allgemeiner Relativitätstheorie unter extremen
- 24:33Bedingungen. Das schwarze Loch ist keine passive
- 24:37Senke, sondern ein aktives Element, seine Rotation
- 24:41eine Ressource, die durch geeignet organisierte
- 24:44Magnetfelder angezapft werden kann. Die Akkretionsscheibe
- 24:48ist nicht bloß ein Fütterungsmechanismus, sondern
- 24:52ein Dynamo. der die Felder erzeugt und verstärkt,
- 24:55die die Extraktion ermöglichen. Wir kehren zum
- 24:5987 zurück, zu dieser geraden Linie, die aus dem
- 25:04Zentrum der Galaxie hervortritt. Heber Curtis
- 25:08sah sie als Kuriosität, als Anomalie, als etwas,
- 25:13das man notiert und ablegt. Ein Jahrhundert später
- 25:17verstehen wir sie als fundamentalen Prozess,
- 25:20der in unzähligen Galaxien über die kosmische
- 25:23Zeit hinweg operiert. Er formt die großräumige
- 25:26Struktur des Universums, reguliert das Wachstum
- 25:29von Galaxien und verbindet die kleinsten Skalen
- 25:33der Teilchenbeschleunigung mit den größten Skalen
- 25:36der kosmischen Evolution. Der Jet ist eine Brücke
- 25:39zwischen Regimen, vom Ereignishorizont, wo die
- 25:43Schwerkraft absolut dominiert, bis zur intergalaktischen
- 25:46Leere, wo die Energie des Ausflusses sich langsam
- 25:49in das Medium auflöst, das künftige Generationen
- 25:53von Strukturen bilden wird. Die Falle ist real.
- 25:58Nichts entkommt aus dem Inneren des Ereignishorizonts.
- 26:03Aber die Falltür hat einen Motor. Und dieser
- 26:07Motor, der in der Dunkelheit rotiert, treibt
- 26:10einen Strahl an, der ganze Galaxien überstrahlt.
- 26:15Dasselbe Objekt, Das Sterne verschluckt, erleuchtet
- 26:19auch den Kosmos. Dieselbe Schwerkraft, die einschließt,
- 26:24peigt auch an. Das Zuverstehen verringert nicht
- 26:29die Fremdheit des schwarzen Lochs, sondern vertieft
- 26:32sie und legt Schichten von Funktion unter der
- 26:35Oberfläche des scheinbaren Paradoxons frei. Zurück
- 26:39bleibt ein ruhigeres Bild als das, mit dem wir
- 26:43begannen. Nicht der Verschlinger, nicht der kosmische
- 26:47Staubsauger der populären Vorstellung, sondern
- 26:49etwas eher wie ein Dynamo, ein rotierendes System
- 26:53mit Eingängen und Ausgängen, mit Struktur und
- 26:56Regulation. Der Jet ist seine Signatur, der sichtbare
- 27:01Beleg für Prozesse, die wir erst beginnen, vollständig
- 27:05zu begreifen. Er erstreckt sich durch die Dunkelheit,
- 27:09eine Linie aus Licht gegen die Leere, und verbindet
- 27:13die Physik extremer Schwerkraft mit der Entwicklung
- 27:16des Universums, das wir bewohnen.