Leben wir in einem Schwarzen Loch? | 
| Matrjoschka Fundstelle |
Leben wir in einem Schwarzen Loch? |
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Wenn im Zentrum eines Sterns mit mehr als zwanzig Sonnenmassen die letzte mögliche Kernfusion erloschen ist, implodiert dieses Zentrum unter dem gravitativen Druck der darüber liegenden Schichten zu einem Schwarzen Loch, während diese Schichten als Supernova explodieren. Die physikalischen Vorgänge, die zu einer Supernova und einem Schwarzen Loch führen, sind theoretisch gut durchgerechnet und die Ergebnisse dieser Rechnungen stimmen mit entsprechenden Beobachtungen etwa bei der Supernova SN1987A überein. Weil in den Rechnungen Dunkle Materie und Dunkle Energie in keiner Weise berücksichtigt werden, gilt das auch hier für die folgenden Überlegungen. Es ist nicht möglich, Informationen aus dem Innern eines Schwarzen Lochs zu gewinnen. Glaubt (!) man den theoretischen Modellen, dann verschwindet alle Masse eines Schwarzen Lochs in einer punkförmigen (Schwarzschild Metrik) oder in einer ringförmigen Singularität (Kerr Metrik). Da beide Singularitäten kein Volumen haben, ist die Massendichte dort unendlich. Angesichts eines so unphysikalischen Ergebnisses kann man bezweifeln, ob die Theorie auf das Innere eines Schwarzen Lochs anwendbar ist, und stattdessen die einfachen Gleichungen für die Beziehungen zwischen einer Masse M, ihrem Volumen V und der mittleren Massendichte ρ anwenden. Für ein Schwarzes Loch gilt dieselbe Beziehung zwischen dem (Schwarzschild) Radius R und dem Volumen V wie für eine Kugel in der euklidischen Geometrie.
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Solange das Produkt ρ⋅M2 kleiner bleibt als die Konstante L, können die Masse M und ihre Dichte ρ unabhängig von einander beliebige Verte annehmen. Wenn aber inm einem festen Volumen die Masse so zunimmt, dass ρ⋅M2 gleich L wird, dann entsteht ein Schwarzes Loch und durch die Beziehung ρ⋅M2=L sind nun ρ und M unlösbar mit einander verbunden. Wenn die Masse M des Schwarzen Lochs zunimmt, wird das Volumen V größer und die Dichte ρ nimmt ab nach Gleichung (1c). Weil aus dem Schwarzen Loch keine Masse entweichen kann und nach Gleichung (1c) ρ umgekehrt proportional zu M2 ist, kann die Dichte ρ nicht größer werden. Di Konstante L ist eine obere Grentse für das Produkt ρ⋅M2. Es folgt:
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MKG ist etwa die dreifache Sonnenmasse, der Radius RKG ist rund 1km. Das entspricht dem kleinsten bekannten Schwarzen Loch. Im H-He-Plasma in der Photosphäre der Sonne ist ρHH die Dixte bei 5700K. Das sind Zustände wie zu Beginn der Rekombinationsära des Kosmos. Di Masse MK weicht kaum ab von der geschätzten (sichtbaren) Masse des Universums (Wikipedia: ≈ 1053kg). Für den Radius des Universums gibt Wikipedia an mehr als 45 Milliarden Lichtjahre. Mit Lj=9,5·1015m sind das 4,3⋅1026m, also etwa das Doppelte von RK. Während nach dem kosmologischen Standardmodell die gesamte Masse des Universums in 10-4s aus dem Nichts entstanden ist, wird hier angenommen, dass unser Kosmos in einem größeren Universum als stellares Schwarzes Loch etwa mit der Masse MKG (Gl. 4) entstanden ist und dann ständig mehr oder weniger Masse aus diesem Univerzum aufnimmt. Die zeitliche Entwicklung des Kosmos durchläuft ab einer Quark-Gluon-Phase die gleichen Zustände, die auch in der Urknalltheori angenommen werden, sie ist aber nicht bestimmt durch eine extrapolierte Hubble-Zeit, sondern hängt ab von der unregelmäßigen Aufnahme von Massen aus dem umfassenden Universum. Damit verbunden ist nach den Gleichungen (1) eine Fergröserung des Volumens und eine Verringerung der Dichte. Der Kosmos expandiert, die Wellen der elektromagnetischen Strahlung, die im frühen Kosmos den Hauptteil der Energi und Masse ausmacht, werden auseinander gezogen, sodass die Strahlung an Energie verliet. Da Strahlung und Masse noch im thermischen Gleichgewicht stehen, sinkt die Temperatur des Kosmos. Bei 5700K ist die Masse des Kosmos auf eine halbe Billion Sonnenmassen (Gl. 5) angewachsen und der Radius auf den Zehnten Teil eines Lichtjahres (Gl. 8b). Der Kosmos nimmt mehr Masse auf, die Dichte wird geringer, die Expansion geht weiter und die Temperatur fällt, bis bei etwa 3000K Masse und Strahlung entkoppeln. Die Masse des Kosmos besteht nun aus neutralen Atomen und die Strahlung überdauert als Hintergrundstrahlung ungestört, aber ständig langwelliger werdend die Jahrmilliarden. Die Messung der Hintergrundstrahlung ergibt das früheste experimentelle Ergebnis überhaupt, während es über die Zeit davor nur rein theoretische Überlegungen gibt. Mit z=1100 ist ihre Rotverschiebung stärker als die von jedem anderen Ereignis im Kosmos. Der Kosmos als Schwarzes Loch im Universum hat einen Drehimpuls. Wenn er neue Masse aufnimmt, wird der Horizont erweitert und die Zentrifugalkraft
drückt Masse in den Raum zwischen altem und neuem Horizont. Der Kosmos wird bei geringerer Dichte weiter aufgebläht und die Entfernungen zwischen den Galaxien verden
größer. Weil mit jeder Massenaufnahme auch die Oberfläche wächst, wird die Wahrscheinlichkeit neuer Massenaufnahme größer, die Expansion wird beschleunigt.
Mit hundert Milliarden Sonnenmassen schon zu Beginn der Rekombinationsära (Gl. 13) ist der Kosmos als Schwarzes Loch bei weitem groß genug, um auch Schwarze Löcher mit einigen Zehntausend Sonnenmassen aus dem umgebenden Universum aufzunehmen. In einer wasserctoffreichen Umgebung wachsen sie dann zu den supermassiven Schwarzen Löchern heran, die als sehr frühe AGNs früher Galaxien auftreten. Vergleich zwischen der Urknallteori und dem Schwarz-Loch-Kosmos.
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