Es könnte ein Objekt geben, so unzerstörbar, extrem und brutal, dass es schwarze Löcher tötet. Gravarne, kosmische Seifenblasen reiner Energie mit einer Hülle aus dem schrägsten Material, das die Natur zu bieten hat. Was sind Sie?
Wie sehen sie aus? Und sind Sie nur Theorie? Oder könnten Sie unser Verständnis des Universums für immer verändern?
Die Entstehung der extremsten Gebilde im Universum. Wenn sehr massereiche Sterne sterben, dann dramatisch als Supernova. Kurz gesagt kollabieren ihre Kerne in weniger als einer Sekunde unter ihrer eigenen Schwerkraft.
Die Hülle stürzt nach innen, prallt gegen den einstürzenden Kern und explodiert heller als ganze Galaxien. Je nach Masse gibt es jetzt zwei Möglichkeiten. Entweder komprimiert sich der Kern zu einem superdichten Neutronenstern oder er sprengt quasi die Realität und kollabiert zu einem unendlich dichten Punkt ohne jede Größe oder Dimension, wo die Gesetze des Universums keinen Sinn mehr machen und sich Zeit und Raum umkehren, ein schwarzes Loch.
Graverterne sind eine dritte noch seltsamere Option. Der Kern wird quasi zermalmt wie ein Stein, der von einer kosmischen Presse zu Staub zermalen wird. So stark, dass Atome und Teilchen zu purer Energie werden, eine Art Miniversum.
Und genau wie unser Universum will sich diese Blase mit aller Macht ausdehnen und wachsen. Blitzschnell prallt sie auf den Stern um sie herum. Die Riesenmasse des kollabierenden Sterns trifft auf die Gewalt der sich ausdehnenden Energieblase.
Wie ein antiker Gott, der [musik] auf seinen Ambos hämmert, ist die Materie zwischen einem unbeweglichen Objekt und einer unaufhaltsamen Kraft gefangen. Die neu geschmiedete Materie haben wir noch nie gesehen, wissen aber, dass sie möglich ist. Und dann [musik] hört es plötzlich auf.
Ein Graverstern ist geboren. Wie sieht er aus? Erstmal eine kleine Verschnaufpause.
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Also schau es dir am besten gleich selbst an. Und jetzt zurück zu unserer Geschichte. Kosmische Seifenblasen.
Genau wie schwarze Löcher können Graverstne jedwede Masse haben. Typischerweise aber etwa die Größe von London und die Masse von zehn Sonnen. Die Hülle eines Graversterns ist völlig dunkel und das kälteste Ding im Universum.
Nur ein Milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt. Betrachten wir ihn mit Infrarot, leuchtet selbst der kosmische Mikrowellenhintergrund im Vergleich hell. Wie kann Materie so kalt sein?
Zappeln nicht alle Atome hin und her? Das Ding ist, die Hülle besteht eben nicht aus Atomen, sondern aus einer komplett neuen, einzigartigen und extremen Materie, die noch keinen Namen hat, aber an der Grenze des physikalisch möglichen kratzt. Die Hülle ist tatsächlich so unglaublich dünn, dass Atome daneben riesig wirken.
Obwohl die Hülle so dünn ist, geschmiedet zwischen zwei extremen Kräften, ist sie auch unglaublich dicht. So dicht, dass man die Energie einer ganzen Supernova bräuchte, um die gesamte Schale um nur einen Meter zu dehnen. Und im Inneren, da wird es nur noch bizahr.
Das Innere eines Grabersterns ist [musik] ganz einfach. Er ist irgendwie leer, völlig leer. Ein perfektes Vakuum ganz ohne Atome, Teilchen oder Wellen.
Aber obwohl diese Lehre leerer als leer ist, kocht darin die primitivste, fundamentalste Energie des Universums. Um das zu erklären, müssen wir etwas ausholen. Das fundamentale nichts im Kern von allem.
Das Innere eines Gravarerns zermürbt unser Gehirn. Es ist eine Art super verdichtetes nichts. Was heißt das?
Wir können nur vereinfacht und mit Metaphern verstehen, was die Wissenschaft da misst und berechnet. Nach dem heutigen Verständnis von Physik sind Teilchen wie Quarks, Elektronen und Photonen [musik] nicht wirklich solide Objekte, sondern wie Wellen in einem Meer. In der Menschenwelt gibt es keine Wellen ohne Wasser und auch hier kann es Teilchen Wellen nicht ohne eine zugrunde liegende allgegenwärtige kosmische Flüssigkeit geben.
Diese Flüssigkeit ist das Vakuum, was wir [musik] als nichts wahrnehmen. Der fundamentale Ozean auf dem Grund der Realität. Die Wellen dieses Vakuummeers sind die Teilchen, aus denen alles besteht.
Aber selbst wenn sich keine Wellen oder Teilchen durch das Vaku [musik] umbewegen, ist das mehr noch da. Und wie jede Flüssigkeit, die wir kennen, hat sie eine inherente Energie. Vakuumflüssigkeit ist überall.
Der Raum, in dem du gerade sitzt, ist 99,98% Vakuum zwischen den Luftpartikeln, die darin herumhüpfen. Zwischen den Billionen Teilchen, die deine Zellen bilden, [musik] liegt Vakuum. In einem Graberstern ist es aber anders.
Als der Stern kollabierte und sich verdichtete, war es, als hätte das Universum mit einer Pumpe so viel Vakuumflüssigkeit, wie physikalisch nur möglich komprimiert [musik] zu einer Art super dichtem Nichts. Das Vakuummeer des Universums hat auch ohne jegliche Wellen Energie, aber das superdichte Vakuum im Inneren eines Gravarterns hat fast eine Milliarde Billionen Billionen Billionen mal mehr Energie pro Kubikzentimeter [musik] als das Vakuum darum herum. Das ist eine unglaubliche Menge Energie und Masse auf kleinstem Raum.
Genau wie vielleicht hast du es schon gemerkt, schwarze Löcher. Das Womeer kann nicht weiter verdichtet werden. Es ist an der äußersten Grenze davon, wie stark etwas zusammengepresst werden kann, ohne physikalische Gesetze zu brechen, wie schwarze Löcher das tun.
Das Meer würde gerne aufhören, so eng zu sein. Es will sich ausdehnen und zurück in den Ozean fließen, der den Stern umgibt. Aber es ist gefangen im sichersten Gefängnis aller Zeiten, der Hülle, die als Material ebenfalls an der Grenze des physikalisch möglichen kratzt.
Eine ewige Patzsituation zwischen zwei Grenzen des Universums. Aber mal weg von den Metaphern und zurück in unsere echte Welt. In unserer Welt sind Grane schwarze eiskalte Gebilde mit einer Irrenmasse.
[musik] Daher sehen sie aus wie schwarze Löcher und benehmen sich auch so. Beide krümmen den Raum und verursachen all die tollen Effekte, [musik] für die wir schwarze Löcher lieben. Etwa Masse und Licht in der Akgressionsscheibe festzuhalten oder die Zeit zu verlangsamen, wenn du dich innen näherst.
Zu den Details haben wir bereits mehrere Videos gemacht. Würdest du auf einen Garastern fallen, wärst du schon vor dem Aufprall extrem tot, zerrissen von den Gravitationskräften, erreichen deine Überreste die Hülle, brechen die Atome, aus denen du mal bestanden hast, vermutlich auseinander, lösen sich komplett auf und werden auch zur Vakuumenergie im Inneren des Sterns, wodurch der Graberstern ein unendlich kleines bisschen größer und ein unendlich kleines bisschen massereicher wird. Okay, das war lustig.
Aber worum geht's hier eigentlich? Ist das einfach wieder ein Video über eine wilde wissenschaftliche Theorie? Nur so zum Spaß?
Darum geht's. Schwarze Löcher wurden vor einem Jahrhundert als abstrakte Lösung für Gravitationsgleichungen vorgeschlagen. Über 50 Jahre lang hielt man sie zwar für mathematisch gültig, aber zu absurd, um echt zu sein.
Nur wenige glaubten, dass es sie gibt. Man arbeitete aber weiter an Theorien und beobachtete weiter irres Zeug. Wir sahen Sterne von unsichtbaren Riesen herumgeworfen.
Licht, das sich um unsichtbare Lücken am Himmel herumb und mit [musik] immer besserer Technik und Theorien konnten wir sie sogar irgendwie fotografieren. Es gibt Beweise für schwarze Löcher und sie passen in unsere Theorien. Schwarze Löcher sind äußerst elegant und faszinierend.
Sie haben aber auch viele Fragen aufgeworfen, die Physiker seit Jahrzehnten traumatisieren. Singularitäten zerschmettern unser Verständnis der Physik. Sie scheinen Informationen zu löschen, was unmöglich sein sollte.
Graverstne sind eine recht neue [musik] Idee ohne diese Probleme. Sie brauchen keine Singularitäten, die die Physik brechen [musik] oder Informationen löschen. Sie lösen die Rätsel der schwarzen Löcher, aber auch sie erzeugen neue Probleme, wie die schräge Materie der kalten Dichten Hülle, das Dichte nichts des supermassereichen leeren Kerns.
Doch sie funktionieren in der Theorie und passen zu dem, was wir beobachten. Gibt es sie also und werden wir es hier erfahren? Es gibt tatsächlich einen Weg.
Schwarze Löcher haben einen Ereignishorizont. Gravarne, eine physische Hülle aus Materie. Dadurch benehmen sie sich bei Zusammenstößen sehr unterschiedlich.
Kollidieren so massereiche Objekte, entstehen riesige Mengen Gravitationswellen. Ein Kräuseln in der Raumzeit, das sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt. Du kannst dir das als den Soundtrack kosmischer Umwälzungen [musik] vorstellen.
Die Kollision zweier schwarzer Löcher dürfte wie eine Bastommel klingen, ein tiefer kurzer Ton. Zwei kollidierende Grabersterne klängen wie ein Gong und würden ein dezentes Echo hinterlassen. Man versucht diese Echos aus der kosmischen Musik herauszuhören, aber leider verschluckt die starke Schwerkraft um schwarze Löcher und Grabersterne den Großteil, als würde man versuchen, zwei Instrumente durch eine dicke Betonmauer [musik] hindurch auseinanderzuhalten.
Dafür braucht es sehr präzise Technologie, aber trotz großer Fortschritte sind wir noch nicht so weit. Graverstne könnten einige der größten Probleme der Physik lösen. Vielleicht ist die Idee aber auch für den Eimer.
Aber genau dazu ist die Wissenschaft da, um uns immer wieder vor Augen zu führen, dass alles eigentlich anders ist, als wir dachten, bis wir irgendwann die Natur der Realität wirklich verstehen können.
