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<blockquote data-quote="H2SO4" data-source="post: 91601" data-attributes="member: 2506"><p>Gravasterne lassen sich aufgrund der bisherigen astronomischen Beobachtungen von Schwarzen Löchern nicht unterscheiden, denn beide verhalten sich außerhalb einer bestimmten Distanz vom Ereignishorizont identisch. Könnte man die Beobachtung jedoch nah genug an den Horizont heranbringen, sollten sich Gravasterne durch einen höheren Energieausstoß bei der Akkretion von Materie verraten.</p><p>Denkbar ist auch, dass einfallende Photonen an der Phasengrenze reflektiert werden (ähnlich wie z.B. Licht beim Übergang von Luft in Wasser teilweise reflektiert wird), was vor allem auf extrem kurze Wellenlängen zutreffen könnte. Gravasterne sollten dann im Gammabereich beobachtbar sein.</p><p></p><p>Wie es scheint, müssen Gravasterne sehr exotische Objekte sein und es ist fraglich, ob man jemals deren tatsächliche Existenz nachweisen wird. Dieselben Zweifel hatte allerdings vor vielen Jahren auch ein junger Physiker namens Einstein, der nicht so recht daran glauben mochte, dass es in der Tat Punkte von unendlicher Dichte geben sollte, wie es ihm seine eigenen Rechnungen vorhielten. Heute finden wir Schwarze Löcher in fast jeder "Ecke" des Kosmos...</p><p></p><p>Die Hypothese der Gravasterne ist noch sehr jung. Bislang sind nur (mathematische) Lösungen für statische, also nicht rotierende Objekte gefunden. Wo aber bleibt der Drehimpuls des kollabierten Sterns, denn jeder Stern rotiert? Auch die Natur des neuen Quantenkondensats ist völlig ungeklärt. Sollte es aber gelingen, ein Kondensat mit den geforderten Eigenschaften zu finden, könnten Gravasterne die "Endprodukte" der Hypernovae sein und damit vielleicht auch verantwortlich für die Gamma- Bursts.</p><p></p><p>So gibt es noch viele Fragen zu klären, bis die Theorie handfeste Voraussagen machen kann, mit denen dann die beobachtenden Astronomen auf die Suche gehen können. Eine interessante und elegante Alternative zu den Singularitäten Schwarzer Löcher wären Gravasterne jedoch allemal. Wie auch immer ihre wahre Natur beschaffen sein mag, die sie geschickt und vollkommen in ihrem Innern verbergen - Schwarze Löcher sind mit die faszinierendsten Gebilde im Universum!</p><p></p><p>Wenn Sie möchten, können Sie hier das Original-Script von Mazur/Mottola als pdf- File (116 kB) herunterladen.</p><p></p><p>Fuzzballs</p><p></p><p>Stephen Hawking, Kip Thorne und John Preskill haben einmal gewettet, ob nun Informationen in einem Schwarzen Loch vernichtet werden oder nicht. Hawking und Thorne waren sich sicher, dass Schwarze Löcher die besten Informationsvernichter im Kosmos sind, während Preskill anderer Ansicht war.</p><p></p><p>Samir Mathur und Kollegen, Physiker der Ohio State University, haben auf Grundlage der String- Theorien einen umfangreichen Satz von Gleichungen gelöst und sind dabei zu dem Ergebnis gekommen, dass die Informationen doch erhalten bleiben können. Nach der Stringtheorie ist unsere Welt ja aus allerkleinsten, schwingenden Fädchen aufgebaut, eben den Strings. Je nach Kombination dieser Strings, die wie die Saiten einer Gitarre gespannt sind, ergeben sich unsere bekannten Bauteilchen der Materie wie Elektronen, Protonen oder Neutronen. So wie auch eine lange Gitarrensaite leichter zu zupfen ist als eine kurze, sind auch lange Stringbündel dehnungsfähiger wie einzelne Strings. Wenn sich nun alle in eine Schwarzes Loch gefallenen Strings zu riesigen Bündeln zusammen lagern, ergibt sich ein sehr dehnfähiges Gebilde. Nach den Berechnungen von Matur dehnt es sich genau so weit aus, wie der Ereignishorizont des klassischen Schwarzen Lochs. Nun sollen die Informationen in einem Schwarzen Loch in Form solcher Strings gespeichert bleiben, die sich als ein wirres Bündel vom Kern bis zum Ereignishorizont erstrecken. Sollte das zutreffen, wären Schwarze Löcher nicht länger glatte, zukunftslose Entitäten. Ihre neuen Gebilde nennen die Forscher Fuzzballs.</p><p></p><p>Fuzzballs, auch Stringsterne genannt, sind das Äquivalent der String Theorien zu Schwarzen Löchern, die bekanntlich Folgerungen der Allgemeinen Relativitätstheorie sind.</p><p></p><p>Fuzzball Wie diese weisen sie ebenfalls einen Ereignishorizont auf, doch ist er nicht so exakt abgegrenzt. Vielmehr ist er verschwommen, neblig (engl. fuzzy = unscharf, undeutlich), daher auch der Name Fuzzballs.</p><p></p><p>Ein weiterer prägnanter Unterschied ist das Fehlen einer Singularität. Während Schwarze Löcher den Ruf haben, alles bis zur völligen Unkenntlichkeit zu verzerren - gemeint sind damit Teilchen und Informationen, die in die Singularität gelangen, ist das bei den Fuzzballs anders. Die Informationen werden in Form von Schwingungen durch die Strings gespeichert und können mit der Hawking- Strahlung wieder nach außen gelangen. Und noch einen Vorteil hätten sie gegenüber den Schwarzen Löchern: sie vermeiden das Informationsparadoxon.</p><p></p><p>Ein Schwarzes Loch lässt sich theoretisch aus allem erzeugen: Massereiche Sterne, Planeten, Neutronen, Elektronen oder aus toten Hühnern. Es ist völlig egal was man nimmt, immer steht am Ende eine Singularität. Hier ist dann eine wie die andere, sie unterscheiden sich einzig durch ihre Masse. Alles, was man ins Loch wirft wird Teil der Singularität und damit bis zur völligen Unkenntlichkeit zerstört. Das aber widerspricht dem quantenmechanischen Gesetz der Reversibilität (Umkehrbarkeit). Jedes Endprodukt einen Prozesses muss demnach auf die Anfangskonditionen zurückzuführen sein. Bei den Singularitäten ist das aber wohl nicht der Fall, man kann aus diesem "Endprodukt" nicht wieder die Teilchen zurück gewinnen, aus denen es entstand. So stellen Fuzzballs eine ernstzunehmende Alternative zu den klassischen Schwarzen Löchern dar.</p><p></p><p>Problematisch ist jedoch der Nachweis. Selbst wenn man ein Schwarzes Loch und einen Fuzzball auf dem Labortisch hätte, könnte man sie kaum voneinander unterscheiden. Da wir beide sowieso nur dann "sehen" können, wenn sie von einer Akkretionsscheibe umgeben sind, ist es auch durch noch so sorgfältige Beobachtung nahezu aussichtslos, die eine von der anderen Erscheinungsform zu unterscheiden. </p><p></p><p>Holosterne</p><p></p><p>Eine andere Alternative zu den Schwarzen Löchern stellen die so genannten Holosterne dar. Sie sind exakte kugelsymmetrische Lösungen der Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie mit einem anisotropen (isotrop = gleichmäßig verteilt)</p><p></p><p>Ein Holostern würde nicht wie ein Schwarzes Loch alles zerstören, was hineinfällt, sondern sogar eine Menge innerer Aktivitäten zulassen. In der Tat würden Objekte, die im Innern eines Holosterns umherfliegen, sich beschleunigt voneinander entfernen, so wie es die Galaxienhaufen im Universum halten. Möglicherweise ist sogar der ganze Kosmos ein Holostern und wir brauchen die Dunkle Energie gar nicht, um die beschleunigte Expansion zu begründen.</p><p></p><p>Von den Eigenschaften her entspricht der Holostern dem (statischen, elektrisch geladenen) Schwarzen Loch (Reissner-Nordström- Loch), jedoch fehlen wie bei den Gravasternen die Singularität und der Ereignishorizont. Der Aufbau des Holosterns ist dem Gravastern auch sehr ähnlich: an die Stelle des Ereignishorizontes tritt eine Membran, die praktisch masselos ist, eine Ausdehnung im Bereich der Plancklänge aufweist und in etwa beim Schwarzschildhorizont angesiedelt ist. Aus den Eigenschaften der Membran kann man direkt auf die Masse schließen. Das entspricht dem holografischen Prinzip, nach welchem eine höher dimensionale Information auf eine geringer dimensionale projiziert wird. Daher auch der Name des Gebildes.</p><p></p><p>Sehen wir uns das Innere des Holosterns an, so haben wir wiederum eine Übereinstimmung, und zwar mit den Fuzzballs. Zunächst aber befindet sich im Zentrum anstelle einer Singularität eine negative Punktmasse. Zwar hat diese nur eine Ausdehnung im Bereich der Plancklänge, widerspricht aber allen bisherigen physikalischen Erkenntnissen. Von ihr ausgehend erstrecken sich radial Strings in kompakt gebündelter Form bis zur äußeren Membran. Weil die Strings in dieser Konfiguration einen negativen Druck aufweisen sind sie in der Lage, den möglichen Kollaps des Gebildes zur Singularität zu verhindern. Neben dem großen Vorteil der Vermeidung einer Singularität bieten Holosterne einen weiteren: auch sie vernichten keine Informationen.</p><p></p><p>Man muss sich noch darüber im klaren sein, dass weder Grava- noch Holosterne die Bezeichnung "Stern" wirklich verdienen. Zwar können sie das Endstadium eines massereichen Sterns darstellen, jedoch auch eine Materiemenge aufsammeln, die weit jenseits jeder Grenze liegt, die einen wirklichen Stern auszeichnet. Insofern sind diese Begriffe etwas unglücklich gewählt, haben sich dennoch allgemein etabliert. </p><p></p><p>Fermionen/Bosonensterne</p><p></p><p>Noch sind wir aber nicht ganz am Ende der vielleicht manchmal etwas exotisch anmutenden Modelle kompakter kosmischer Körper angelangt. Es müssen nämlich noch der Fermionen- und der Bosonenstern erwähnt werden.</p><p></p><p>Neben anderen so genannten Quantenzahlen unterscheiden sich Teilchen auch durch ihren Spin, eine Eigenschaft, die am verständlichsten als Eigendrehimpuls bezeichnet wird. Der Spin kann halb- und ganzzahlige Werte annehmen, also z.B. ½, 1, 1½ usw. und dabei positiv oder negativ sein. Teilchen mit ganzzahligem Spin bezeichnen wir nun als Bosonen, zu ihnen zählen die Photonen, das Higgs- Teilchen, W+, W- und Z0- Bosonen als Botenteilchen der schwachen Wechselwirkung sowie die Gluonen. Auch das noch nicht nachgewiesene Graviton ist ein Boson.</p><p></p><p>Fermionen dagegen weisen einen halbzahligen Spin auf und in dieser Familie finden wir neben den 6 Quarks auch die Leptonen wie das Elektron und die verschiednen Neutrinos. Zwischen Bosonen und Fermionen gibt es einen gravierenden Unterschied: Während die Fermionen dem Pauli- Prinzip unterliegen, sich also immer zumindest in einer Quantenzahl unterscheiden müssen, gilt das nicht für Bosonen. Letztere können dann auch aufgrund dieser Eigenschaft ein so genanntes Bose-Einstein-Kondensat bilden.</p><p></p><p>Astrophysiker verfolgen nun die Idee von Bosonen- und Fermionensternen, so sie denn existieren. Auch diese kompakten Gebilde würden einen Ausweg aus dem Dilemma der Singularitäten bieten. Sie wären in der Tat lediglich aus Bosonen wie den Higgs- Teilchen aufgebaut, oder im Falle der Fermionensterne beispielsweise aus Neutrinos oder Gravitinos. So reizvoll solche Modelle auch sein mögen, sind sie indes noch längst keine Konkurrenten zum klassischen Schwarzen Loch. Beide sind nicht imstande, die gesamte Skala vom stellaren Schwarzen Loch bis hin zum supermassereichen Loch mit 3 Milliarden Sonnenmassen im M 87 abzudecken. Auch sind sicherlich noch die Prozesse unklar, wie beim Kollaps eines Sterns aus ganz "normaler" Materie nur Higgs- Teilchen oder nur Neutrinos entstehen.</p></blockquote><p></p>
[QUOTE="H2SO4, post: 91601, member: 2506"] Gravasterne lassen sich aufgrund der bisherigen astronomischen Beobachtungen von Schwarzen Löchern nicht unterscheiden, denn beide verhalten sich außerhalb einer bestimmten Distanz vom Ereignishorizont identisch. Könnte man die Beobachtung jedoch nah genug an den Horizont heranbringen, sollten sich Gravasterne durch einen höheren Energieausstoß bei der Akkretion von Materie verraten. Denkbar ist auch, dass einfallende Photonen an der Phasengrenze reflektiert werden (ähnlich wie z.B. Licht beim Übergang von Luft in Wasser teilweise reflektiert wird), was vor allem auf extrem kurze Wellenlängen zutreffen könnte. Gravasterne sollten dann im Gammabereich beobachtbar sein. Wie es scheint, müssen Gravasterne sehr exotische Objekte sein und es ist fraglich, ob man jemals deren tatsächliche Existenz nachweisen wird. Dieselben Zweifel hatte allerdings vor vielen Jahren auch ein junger Physiker namens Einstein, der nicht so recht daran glauben mochte, dass es in der Tat Punkte von unendlicher Dichte geben sollte, wie es ihm seine eigenen Rechnungen vorhielten. Heute finden wir Schwarze Löcher in fast jeder "Ecke" des Kosmos... Die Hypothese der Gravasterne ist noch sehr jung. Bislang sind nur (mathematische) Lösungen für statische, also nicht rotierende Objekte gefunden. Wo aber bleibt der Drehimpuls des kollabierten Sterns, denn jeder Stern rotiert? Auch die Natur des neuen Quantenkondensats ist völlig ungeklärt. Sollte es aber gelingen, ein Kondensat mit den geforderten Eigenschaften zu finden, könnten Gravasterne die "Endprodukte" der Hypernovae sein und damit vielleicht auch verantwortlich für die Gamma- Bursts. So gibt es noch viele Fragen zu klären, bis die Theorie handfeste Voraussagen machen kann, mit denen dann die beobachtenden Astronomen auf die Suche gehen können. Eine interessante und elegante Alternative zu den Singularitäten Schwarzer Löcher wären Gravasterne jedoch allemal. Wie auch immer ihre wahre Natur beschaffen sein mag, die sie geschickt und vollkommen in ihrem Innern verbergen - Schwarze Löcher sind mit die faszinierendsten Gebilde im Universum! Wenn Sie möchten, können Sie hier das Original-Script von Mazur/Mottola als pdf- File (116 kB) herunterladen. Fuzzballs Stephen Hawking, Kip Thorne und John Preskill haben einmal gewettet, ob nun Informationen in einem Schwarzen Loch vernichtet werden oder nicht. Hawking und Thorne waren sich sicher, dass Schwarze Löcher die besten Informationsvernichter im Kosmos sind, während Preskill anderer Ansicht war. Samir Mathur und Kollegen, Physiker der Ohio State University, haben auf Grundlage der String- Theorien einen umfangreichen Satz von Gleichungen gelöst und sind dabei zu dem Ergebnis gekommen, dass die Informationen doch erhalten bleiben können. Nach der Stringtheorie ist unsere Welt ja aus allerkleinsten, schwingenden Fädchen aufgebaut, eben den Strings. Je nach Kombination dieser Strings, die wie die Saiten einer Gitarre gespannt sind, ergeben sich unsere bekannten Bauteilchen der Materie wie Elektronen, Protonen oder Neutronen. So wie auch eine lange Gitarrensaite leichter zu zupfen ist als eine kurze, sind auch lange Stringbündel dehnungsfähiger wie einzelne Strings. Wenn sich nun alle in eine Schwarzes Loch gefallenen Strings zu riesigen Bündeln zusammen lagern, ergibt sich ein sehr dehnfähiges Gebilde. Nach den Berechnungen von Matur dehnt es sich genau so weit aus, wie der Ereignishorizont des klassischen Schwarzen Lochs. Nun sollen die Informationen in einem Schwarzen Loch in Form solcher Strings gespeichert bleiben, die sich als ein wirres Bündel vom Kern bis zum Ereignishorizont erstrecken. Sollte das zutreffen, wären Schwarze Löcher nicht länger glatte, zukunftslose Entitäten. Ihre neuen Gebilde nennen die Forscher Fuzzballs. Fuzzballs, auch Stringsterne genannt, sind das Äquivalent der String Theorien zu Schwarzen Löchern, die bekanntlich Folgerungen der Allgemeinen Relativitätstheorie sind. Fuzzball Wie diese weisen sie ebenfalls einen Ereignishorizont auf, doch ist er nicht so exakt abgegrenzt. Vielmehr ist er verschwommen, neblig (engl. fuzzy = unscharf, undeutlich), daher auch der Name Fuzzballs. Ein weiterer prägnanter Unterschied ist das Fehlen einer Singularität. Während Schwarze Löcher den Ruf haben, alles bis zur völligen Unkenntlichkeit zu verzerren - gemeint sind damit Teilchen und Informationen, die in die Singularität gelangen, ist das bei den Fuzzballs anders. Die Informationen werden in Form von Schwingungen durch die Strings gespeichert und können mit der Hawking- Strahlung wieder nach außen gelangen. Und noch einen Vorteil hätten sie gegenüber den Schwarzen Löchern: sie vermeiden das Informationsparadoxon. Ein Schwarzes Loch lässt sich theoretisch aus allem erzeugen: Massereiche Sterne, Planeten, Neutronen, Elektronen oder aus toten Hühnern. Es ist völlig egal was man nimmt, immer steht am Ende eine Singularität. Hier ist dann eine wie die andere, sie unterscheiden sich einzig durch ihre Masse. Alles, was man ins Loch wirft wird Teil der Singularität und damit bis zur völligen Unkenntlichkeit zerstört. Das aber widerspricht dem quantenmechanischen Gesetz der Reversibilität (Umkehrbarkeit). Jedes Endprodukt einen Prozesses muss demnach auf die Anfangskonditionen zurückzuführen sein. Bei den Singularitäten ist das aber wohl nicht der Fall, man kann aus diesem "Endprodukt" nicht wieder die Teilchen zurück gewinnen, aus denen es entstand. So stellen Fuzzballs eine ernstzunehmende Alternative zu den klassischen Schwarzen Löchern dar. Problematisch ist jedoch der Nachweis. Selbst wenn man ein Schwarzes Loch und einen Fuzzball auf dem Labortisch hätte, könnte man sie kaum voneinander unterscheiden. Da wir beide sowieso nur dann "sehen" können, wenn sie von einer Akkretionsscheibe umgeben sind, ist es auch durch noch so sorgfältige Beobachtung nahezu aussichtslos, die eine von der anderen Erscheinungsform zu unterscheiden. Holosterne Eine andere Alternative zu den Schwarzen Löchern stellen die so genannten Holosterne dar. Sie sind exakte kugelsymmetrische Lösungen der Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie mit einem anisotropen (isotrop = gleichmäßig verteilt) Ein Holostern würde nicht wie ein Schwarzes Loch alles zerstören, was hineinfällt, sondern sogar eine Menge innerer Aktivitäten zulassen. In der Tat würden Objekte, die im Innern eines Holosterns umherfliegen, sich beschleunigt voneinander entfernen, so wie es die Galaxienhaufen im Universum halten. Möglicherweise ist sogar der ganze Kosmos ein Holostern und wir brauchen die Dunkle Energie gar nicht, um die beschleunigte Expansion zu begründen. Von den Eigenschaften her entspricht der Holostern dem (statischen, elektrisch geladenen) Schwarzen Loch (Reissner-Nordström- Loch), jedoch fehlen wie bei den Gravasternen die Singularität und der Ereignishorizont. Der Aufbau des Holosterns ist dem Gravastern auch sehr ähnlich: an die Stelle des Ereignishorizontes tritt eine Membran, die praktisch masselos ist, eine Ausdehnung im Bereich der Plancklänge aufweist und in etwa beim Schwarzschildhorizont angesiedelt ist. Aus den Eigenschaften der Membran kann man direkt auf die Masse schließen. Das entspricht dem holografischen Prinzip, nach welchem eine höher dimensionale Information auf eine geringer dimensionale projiziert wird. Daher auch der Name des Gebildes. Sehen wir uns das Innere des Holosterns an, so haben wir wiederum eine Übereinstimmung, und zwar mit den Fuzzballs. Zunächst aber befindet sich im Zentrum anstelle einer Singularität eine negative Punktmasse. Zwar hat diese nur eine Ausdehnung im Bereich der Plancklänge, widerspricht aber allen bisherigen physikalischen Erkenntnissen. Von ihr ausgehend erstrecken sich radial Strings in kompakt gebündelter Form bis zur äußeren Membran. Weil die Strings in dieser Konfiguration einen negativen Druck aufweisen sind sie in der Lage, den möglichen Kollaps des Gebildes zur Singularität zu verhindern. Neben dem großen Vorteil der Vermeidung einer Singularität bieten Holosterne einen weiteren: auch sie vernichten keine Informationen. Man muss sich noch darüber im klaren sein, dass weder Grava- noch Holosterne die Bezeichnung "Stern" wirklich verdienen. Zwar können sie das Endstadium eines massereichen Sterns darstellen, jedoch auch eine Materiemenge aufsammeln, die weit jenseits jeder Grenze liegt, die einen wirklichen Stern auszeichnet. Insofern sind diese Begriffe etwas unglücklich gewählt, haben sich dennoch allgemein etabliert. Fermionen/Bosonensterne Noch sind wir aber nicht ganz am Ende der vielleicht manchmal etwas exotisch anmutenden Modelle kompakter kosmischer Körper angelangt. Es müssen nämlich noch der Fermionen- und der Bosonenstern erwähnt werden. Neben anderen so genannten Quantenzahlen unterscheiden sich Teilchen auch durch ihren Spin, eine Eigenschaft, die am verständlichsten als Eigendrehimpuls bezeichnet wird. Der Spin kann halb- und ganzzahlige Werte annehmen, also z.B. ½, 1, 1½ usw. und dabei positiv oder negativ sein. Teilchen mit ganzzahligem Spin bezeichnen wir nun als Bosonen, zu ihnen zählen die Photonen, das Higgs- Teilchen, W+, W- und Z0- Bosonen als Botenteilchen der schwachen Wechselwirkung sowie die Gluonen. Auch das noch nicht nachgewiesene Graviton ist ein Boson. Fermionen dagegen weisen einen halbzahligen Spin auf und in dieser Familie finden wir neben den 6 Quarks auch die Leptonen wie das Elektron und die verschiednen Neutrinos. Zwischen Bosonen und Fermionen gibt es einen gravierenden Unterschied: Während die Fermionen dem Pauli- Prinzip unterliegen, sich also immer zumindest in einer Quantenzahl unterscheiden müssen, gilt das nicht für Bosonen. Letztere können dann auch aufgrund dieser Eigenschaft ein so genanntes Bose-Einstein-Kondensat bilden. Astrophysiker verfolgen nun die Idee von Bosonen- und Fermionensternen, so sie denn existieren. Auch diese kompakten Gebilde würden einen Ausweg aus dem Dilemma der Singularitäten bieten. Sie wären in der Tat lediglich aus Bosonen wie den Higgs- Teilchen aufgebaut, oder im Falle der Fermionensterne beispielsweise aus Neutrinos oder Gravitinos. So reizvoll solche Modelle auch sein mögen, sind sie indes noch längst keine Konkurrenten zum klassischen Schwarzen Loch. Beide sind nicht imstande, die gesamte Skala vom stellaren Schwarzen Loch bis hin zum supermassereichen Loch mit 3 Milliarden Sonnenmassen im M 87 abzudecken. Auch sind sicherlich noch die Prozesse unklar, wie beim Kollaps eines Sterns aus ganz "normaler" Materie nur Higgs- Teilchen oder nur Neutrinos entstehen. [/QUOTE]
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