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Transkript

Schwarze Löcher sind die größte Ansammlung von purer, gewaltsamer Energie im Universum.

Wenn man ihnen zu nahe kommt, verschlingen sie dich und fügen deine Energie ihrer Sammlung hinzu,

und so ist diese Energie uns für immer verloren.

Oder nicht? Es stellt sich heraus, dass es einen “Cheat-Code” im Universum gibt,

eine Möglichkeit Zivilisationen mit Energie zu versorgen

bis zum Tod von allem oder die größte Bombe im Universum zu konstruieren.

Aber wie?

Haben wir nicht gelernt, dass alle Energie in einem Schwarzen Loch gefangen ist, sogar Licht?

Das ist wahr.

Alles was du glaubst über das seltsamste Etwas im Universum zu wissen, wird noch komischer werden, durch einen simplen Grund:

Schwarze Löcher drehen sich.

(Intro Musik)

Warum sich Schwarze Löcher drehen

Wenn sehr, sehr massereiche Sterne sterben, kollabieren ihre Kerne unter ihrer eigenen Gravitation in Schwarze Löcher.

Das heißt etwas sehr großes, wird zu etwas sehr, sehr kleinem.

So klein wie das kleinste Etwas im Universum sein kann.

Aber Sterne rotieren und eine Grundlage unseres Universums ist, dass Dinge die sich drehen, nicht aufhören wollen sich zu drehen.

Wir nennen das: den Drehimpuls.

Und dieser Drehimpuls kann nicht verschwinden. Etwas Großes, dass sich dreht und kleiner wird, fängt an sich schneller zu drehen.

Also, wenn der Kern eines Sterns zusammenbricht, bewirkt der Impuls, dass es sich schneller und schneller und schneller dreht,

bis es in ein Schwarzes Loch kollabiert. Und das Schwarze Loch dreht sich weiter

unfassbar schnell.

Manche drehen sich mehrere Millionen mal pro Sekunde

Warum sich drehende Schwarze Löcher besonders sind

Genau wie sich nicht drehende Schwarze Löcher,

haben drehende Schwarze Löcher einen Ereignishorizont und eine Singularität in ihrem Kern, in welchem ihre gesamte Masse konzentriert ist.

Die Singularität wird für gewöhnlich als unendlich kleiner Punkt ohne Oberfläche beschrieben.

Aber Punkte können sich nicht drehen. Also, kann eine drehende Singularität kein Punkt sein.

Stattdessen, ist sie eine RINGularität.

Eine Ringularität ist ein Ring mit der Dicke null und keiner Oberfläche, welcher sich extreme schnell dreht und alle Masse des schwarzen Loches enthält.

Das schwarze Loch dreht sich so schnell, dass es selbst Raum und Zeit verbindet (“morphs.”)

Es zieht den Raum wortwörtlich mit sich, dies ist seine Kraft.

Das kreiert eine neue und super seltsam Region der Raumzeit:

Die Ergosphäre, welche das Schwarze Loch umhüllt.

Wenn Raum und Zeit im Ereignishorizont komplett kaputt sind, dann sind sie innerhalb der Ergosphäre nur halb kaputt.

Innerhalb der Ergosphäre, macht nichts mehr Sinn.

Es ist möglich sie zu betreten und dann wieder zu verlassen, aber das ist vermutlich kein schönes Erlebnis.

Du kannst dir dies so vorstellen: In ein statisches Schwarzes Loch zu fallen ist wie ist wie in ein Loch zu rutschen.

Innerhalb der Ergosphäre eines sich drehenden Schwarzen Loches zu sein, ist wie spiralförmig einen tödlichen Abfluss heruntergezogen zu werden.

Das schwarze Loch überträgt seine eigene kinetische Energie in Form der Rotation zu allem, das die Ergosphäre betritt.

Die Ringularität bringt dich zum Tanzen, ob du es willst oder nicht.

Allein zum stillstehen müsstest du dich schneller als Lichtgeschwindigkeit bewegen, was unmöglich ist.

Aber hier ist unser Cheat-Code: Wir können diese Energie stehlen, und es gibt viel Energie zu stehlen.

Wie man Energie von einem Monster stiehlt

Man nehme das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße.

Wir könnten von diesem soviel Energie stehlen, wie alle Sterne der Milchstraße innerhalb einer Milliarde Jahren zusammen ausstößt.

Der einfachste Weg diese Energie zu stehlen ist seltsamerweise, etwas in das schwarze Loch fallen zu lassen.

Wir haben gesehen, dass die Ringularität uns Energie aufzwingt wenn wir die Ergosphäre betreten,

… was ziemlich ähnlich zu der Situation in einem Strudel ist, in der die Raumzeit im Kreis wirbelt.

Wenn du schlau bist, kannst du das Wasser zu deinem Vorteil nutzen und schneller schwimmen als zuvor.

In Praxis bedeutet das, eine Rakete in die Ergosphäre zu schicken, und einen Tausch mit dem schwarzen Loch einzugehen:

Wir geben ihm etwas Massen-Energie, und dafür gibt es uns etwas seiner Rotations-Energie.

Aber das ist kein fairer Tausch, wir machen das bessere Geschäft.

Normalerweise, wenn du eine Rakete abfeuerst, tauschst du chemische Energie gegen kinetische Energie.

Das ist als würdest du dich selbst in einem Schwimmbad vorwärts drücken.

Aber wenn du eine Rakete in der Ergosphäre abfeuerst, ist es als würdest du dich in einem Wellenbad vorwärts drücken.

Die Rotationsenergie der Wellen gibt dir einen viel stärkeren Anstoß als den, welchen du selbst durchs eigene vorwärts drücken erzeugen könntest.

Der Anstoß von der Rotation des Schwarzen Loches ist so groß, dass du die Ergosphäre mit viel mehr Energie, als beim Eintritt, verlässt.

Das Schwarze Loch gibt dir eine kleine Menge seiner Rotationsenergie, und verlangsamt sich ein wenig.

Natürlich, verlangt dies eine menge Essen.

Glücklicherweise, sind schwarze Löcher keine wählerischen Esser.

Eine fortgeschrittene zukünftige Zivilisation würde vermutlich Asteroiden ernten und in das schwarze Loch fallen lassen wenn sie einen “Energy-Boost” bräuchten.

Aber es gibt einen noch besseren Weg an die Energie eines schwarzen Loches zu gelangen,

und seltsamerweise baut es die größte Bombe die ein jedes Wesen erhoffen könnte zu bauen:

Die schwarze Loch Bombe

Wir brauchen nur zwei Sachen um eine schwarze Loch Bombe zu bauen: Ein sich schnell drehendes Schwarzes Loch, und einen großen Spiegel.

Der Spiegel muss das schwarze Loch komplett umschließen.

… dies ähnelt einer Dyson Sphäre, einer gewaltigen Struktur, welche die Energie eines ganzen Sternes erntet.

Obgleich, unser Spiegel einfacher zu bauen wäre.

Spiegel sind simpler und schwarze Löcher viel, viel kompakter als Sterne.

Würden wir den Spiegel 10 Zentimeter dick machen, wäre das Metall eines großen Asteroiden vermutlich genug Material für ein schwarzes Loch

mit der Masse unserer Sonne.

Sobald unser Spiegel platziert ist, müssen wir nur ein Fenster öffnen,

und eine elektromagnetische Welle zum schwarzen Loch schießen.

Du kannst dir vorstellen was als nächstes passiert, indem du dir vorstellst,

einen Ball gegen eine Wand zu werfen, und das dieser schneller als ein Pistolenkugel zurückkommt.

Die Wellen treffen das schwarze Loch mit Lichtgeschwindigkeit.

Eine kleiner Anteil der Wellen fällt hinter den Ereignishorizont um für immer zu verschwindet.

Aber ein viel größerer Anteil schwappt durch die Ergosphäre,

wo das schwarze Loch ihnen etwas seiner Rotationsenergie aufzwingt, und sie verstärkt.

Sie beginnen nun “superradiant scattering,” welches schicke Wissenschafts-Wörter sind

für das herumstoßen zwischen Spiegel und schwarzem Loch und stärker werden.

Jedes Mal, dass sie herumgehen, werden sie exponentiell stärker.

Indem wir einige Fenster im Spiegel öffnen, können wir die Energie von den Wellen entnehmen so schnell wie sie wachsen.

Welche wir, in Theorie, nutzen können um

was allen praktischen Nutzen betrachtet, eine endlose Quelle an Energie für Billionen von Jahren wäre.

Oder, wir könnten es hoch jagen.

Wenn die Wellen nicht freigelassen werden, werden sie weiter stärker und stärker werden,

und mehr und mehr Energie vom schwarzen Loch nehmen bis der Spiegel zerbricht.

Ein supermassereiches Schwarzes Loch würde soviel Energie freisetzen wie eine Supernova,

weshalb diese Bombe die größte Explosion ist, die jegliches lebende Wesen je kreieren könnte.

Das letzte Zuhause in einem sterbendem Universum

Die Schönheit der Schwarzen Loch Bombe, des Penrose-Prozess, und dem “super radiant Scattering” ist,

dass es nicht Science-Fiction ist.

In der weit, weit entfernten Zukunft, könnte dies der einzige Weg sein in unserem sterbendem Universum zu überleben.

Nachdem alle roten Zwerge erkaltet sind, und alle weißen Zwerge sich in schwarze Zwerge verwandelt haben, wird das Universum für immer dunkel sein.

Sich drehende Schwarze Löcher könnten die einzigen Quellen an Energie im gesamten Universum sein, die Leben ernten könnte.

Wenn dies so ist, könnte eines Tages, das letzte lebende Geschöpfe in Existens sein Leben um ein schwarzes Loch beenden.

Was gleichermaßen schaurig und erfreulich ist.

Es stellt sich heraus, dass selbst ohne Licht es Plätze gibt zu denen wir gehen können.

Schwarze Löcher sind so interessant wie mysteriös, aber es gibt tatsächlich eine erstaunliche Menge die wir wissen.

Indem wir die Mathematik nutzen können wir Dinge errechnen und neue Theorien entwickeln wie wir sterben würden falls wir in sie fallen.

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