Was passiert, wenn ein Schwarzes Loch nahe an der Erde vorbeifliegt?

Stellen Sie sich vor, es gäbe einen Himmelskörper, dessen Schwerkraft extrem stark ist, wie ein Verschlinger im Universum. Alles, was sich ihm nähert, wird gnadenlos verschluckt, und nicht einmal Licht kann entkommen. Was fällt Ihnen als Erstes ein? Das stimmt, es ist ein schwarzes Loch, ein „großer Teufel“ im Universum, der Zeit und Raum nach Belieben manipulieren kann.

Im Allgemeinen kann die wissenschaftliche Gemeinschaft Schwarze Löcher in zwei Typen unterteilen: das eine ist ein „stellares Schwarzes Loch“ und das andere ist ein „supermassives Schwarzes Loch“.

Wir wissen, dass der Grund, warum Sterne kontinuierlich brennen können, die Kernfusionsreaktion in ihrem Inneren ist. Sie verschmelzen während des Verbrennungsprozesses Schritt für Schritt, bis ihre Energie erschöpft ist und sie sterben. Ein massereicher Stern wird schließlich bei Eisen stehen bleiben, wenn ihm die Energie ausgeht. Denn wenn ein Stern Eisen verschmilzt, kann er keine Kernfusion mehr auslösen, um Energie freizusetzen, sodass der innere Kern unter dem Einfluss seiner eigenen Schwerkraft zu kollabieren beginnt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Kern des Sterns gnadenlos zusammengedrückt, und schließlich wird der gesamte Stern zerfallen und es wird zur stärksten Supernova-Explosion im Universum kommen. Nach der Supernova-Explosion wird der Großteil der Materie in den interstellaren Raum geschleudert. Wenn die verbleibende Masse in ihrem Kern jedoch größer als das Dreifache der Sonnenmasse ist (Oppenheimer-Grenze), kollabiert dieser Kern unter seiner eigenen Schwerkraft weiter und bildet schließlich ein Schwarzes Loch. Dies ist das, was wir ein stellares Schwarzes Loch nennen. Die Masse eines stellaren Schwarzen Lochs beträgt normalerweise zwischen dem Dreifachen und mehreren hundert Mal der Sonnenmasse. Beispielsweise hat das bekannte Schwarze Loch Cygnus X-1 in unserer Galaxie eine Masse, die etwa 21-mal so groß ist wie die der Sonne. Wissenschaftler spekulieren, dass es in unserer Galaxie Hunderte Millionen solcher stellaren Schwarzen Löcher geben könnte.

Allerdings gibt es im Universum noch mächtigere Schwarze Löcher, nämlich „supermassive Schwarze Löcher“. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass sich supermassereiche Schwarze Löcher im Allgemeinen im Zentrum von Galaxien befinden. Beispielsweise befindet sich im Zentrum unserer Milchstraße ein supermassereiches Schwarzes Loch – Sagittarius A*. Seine Masse beträgt etwa 4 Millionen Mal die Masse der Sonne. Sein Gravitationseinfluss erstreckt sich auf die gesamte Zentralregion der Milchstraße und viele Sterne bewegen sich unter seiner Anziehungskraft. Aber unsere Milchstraße ist nicht die einzige Galaxie, die ein supermassives Schwarzes Loch beherbergt. Als Astronomen andere Galaxien beobachteten, stellten sie fest, dass die meisten Galaxien in ihrem Zentrum ein solches supermassereiches Schwarzes Loch besitzen. Beispielsweise verfügt die Andromedagalaxie, die der Erde am nächsten ist, über ein zentrales Schwarzes Loch mit einer höheren Masse, die das 1,4-Milliardenfache der Sonnenmasse erreicht. Derzeit ist die wissenschaftliche Gemeinschaft noch nicht zu einer endgültigen Schlussfolgerung hinsichtlich der Ursache der Entstehung supermassereicher Schwarzer Löcher gelangt, es gibt jedoch mehrere theoretische Hypothesen, wie etwa die „Hypothese des Saat-Schwarzen Lochs“, die „Theorie des direkten Kollapses Schwarzer Löcher“, die „Hypothese der Verschmelzung Schwarzer Löcher“ usw. Wir werden hier nicht näher auf sie eingehen.

Wie bereits erwähnt, spekulieren Wissenschaftler, dass es allein in unserer Milchstraße Hunderte Millionen stellarer Schwarzer Löcher geben könnte. Wird bei so vielen Schwarzen Löchern eines Tages eines in die Nähe unseres Sonnensystems laufen? Was würde passieren, wenn sich ein stellares Schwarzes Loch dem Sonnensystem oder sogar unserer Erde nähern würde? Lassen Sie uns unsere Vorstellungskraft nutzen, um uns das vorzustellen.

Erstens können wir einige ungewöhnliche astronomische Phänomene beobachten, wenn das Schwarze Loch noch sehr weit von der Erde entfernt ist. Da die starke Gravitationskraft eines Schwarzen Lochs den umgebenden Raum und die Zeit verzerrt, wird das Licht, das in der Nähe des Schwarzen Lochs vorbeizieht, abgelenkt, was dazu führt, dass das Bild des Sternenhimmels, das wir sehen, verzerrt erscheint. Bis dahin werden die Astronomen möglicherweise feststellen, dass sich die Form und Position einiger weit entfernter Galaxien merkwürdig verändert haben, als ob sie Objekte durch eine verzerrte Linse betrachten würden. Dieser Gravitationslinseneffekt wird deutlicher, je näher das Schwarze Loch kommt.

Wenn das Schwarze Loch näher kommt, wird das Sonnensystem, in dem sich die Erde befindet, von der zunehmenden Anziehungskraft des Schwarzen Lochs beeinflusst. Die Umlaufbahnen der Planeten im Sonnensystem weichen allmählich voneinander ab, und die Erde bildet hier keine Ausnahme. Dies wird zu Veränderungen der Sonneneinstrahlung auf die Erde führen und das Klima wird äußerst instabil. Es ist möglich, dass zuvor warme und geeignete Bereiche schnell kalt werden, während einige zuvor kalte Bereiche extrem heiß werden können.

Wenn das Schwarze Loch nahe genug kommt, kann es sein, dass die Erdatmosphäre allmählich abgetragen wird und die Gezeitenphänomene auf der Erde extrem heftig werden. Die Schwerkraft eines Schwarzen Lochs erzeugt einen enormen Gravitationsunterschied zwischen der Erde, die dem Schwarzen Loch zugewandt ist, und der Erde, die vom Schwarzen Loch abgewandt ist. Dieser Unterschied ist viel stärker als die Gezeitenkraft, die von Mond und Sonne auf die Erde ausgeübt wird. Die Ozeane der Erde würden durch die Schwerkraft des Schwarzen Lochs zu riesigen Gezeitenwölbungen ausgedehnt, die globale Supertsunamis auslösen könnten. Gleichzeitig wird die geologische Struktur im Erdinneren durch die Gezeitenkräfte schwer beschädigt, was zu schweren Erdbeben und Vulkanausbrüchen führen wird.

Wenn sich das Schwarze Loch weiter nähert, besteht die Gefahr, dass die Erde auseinandergerissen wird. Wenn der Gravitationsunterschied des Schwarzen Lochs ein bestimmtes Niveau erreicht, kann die Erde dieser enormen Gezeitenkraft nicht standhalten. Ihre Lithosphäre, ihr Mantel und ihre Kernschichten können wiederum auseinandergerissen werden und die Erde wird wie Nudeln in Richtung des Schwarzen Lochs gezogen. Wenn diese abgerissenen Materialien auf das Schwarze Loch zufallen, können sie eine Akkretionsscheibe bilden, die um das Schwarze Loch rotiert und starke elektromagnetische Strahlung aussendet, zu der auch hochenergetische Röntgen- und Gammastrahlen gehören können.

Schließlich wird die Erde vollständig vom Schwarzen Loch verschluckt und ein Teil davon werden. Alle Materie auf der Erde, einschließlich uns Menschen, wird in die Singularität des Schwarzen Lochs komprimiert und verschwindet aus dem Universum, wie wir es kennen.

Allerdings ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich uns ein Schwarzes Loch nähert, sehr, sehr gering, und selbst wenn es passiert, wird es noch sehr lange dauern. Denn die bisher bekannten Schwarzen Löcher sind sehr weit von der Erde entfernt, so ist beispielsweise das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße etwa 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Diese Entfernung ist zu groß und die Gravitationswirkung am Standort der Erde kann vernachlässigt werden. Nach den derzeitigen Beobachtungen und Forschungsergebnissen gibt es in der näheren Umgebung kein Schwarzes Loch, das die Sicherheit der Erde bedrohen könnte. Auch die Verteilungs- und Bewegungsgesetze der Himmelskörper im Universum machen das Eintreten einer derart gefährlichen Situation unwahrscheinlich. Das heißt jedoch nicht, dass wir mit der Untersuchung und Erforschung schwarzer Löcher aufhören sollten. Die Erforschung Schwarzer Löcher kann uns nicht nur helfen, die Eigenschaften dieser mysteriösen Himmelskörper selbst zu verstehen, sondern auch den Aufbau und die Entwicklung des Universums sowie die Position und das Schicksal der Erde im Universum besser zu verstehen.

Autor: Sterne werden Licht

Gutachter: Liu Yong, Forscher am National Space Science Center der Chinesischen Akademie der Wissenschaften

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