Schwarze Löcher

[LuckyGuy]

Die Romulaner nutzen ja eine "künstliche Singularität" ansatt einer Materie/Antimaterie-Reaktion zur Energieversorgung ihrer Raumschiffe.

Sicher ist damit das gleiche gemeint, oder?


EDIT:

Oooops, ich war mal wieder zu langsam

[McWire]

Ich melde mich zu dem Thema auchmal zu Wort, obwohl das meiste ja schon gesagt wurde

Also je masseärmer ein Schwarzes Loch (ist es so schwer das auszuschreiben?) desto instabiler ist es und desto schneller zerstrahlt es.
Je massereicher ein Schwarzes Loch, desto stabiler ist es und desto langsamer zerstrahlt es, aber wenn es zerfällt dann gibt es sehr viel Energie ab (E=m*c²).

Das schwarze Loch verhält sich in großen Maßstäben, aufgrund der relativen Schwäche der Gravitation gegenüber den anderen elementaren Wechselwirkungen, wie ein normaler massebehafteter Körper.
Nur in direkter Umgebung des Schwarzen Loches wirken die Masse- und Enerdiedichte und erzeugen die üblichen Phänomene wie Zeitdilation usw.
Das hängt wiederrum vom Schwarzschildradius ab, der wiederrum nur von der Masse des Schwarzen Loches abhängt.

Ein Schwarzes Loch mit einer Masse von Beispielweise 100 Tonnen wäre stabil genug um daraus Energie zu gewinnen aber sein Schwarzschild-Radius wäre klein genug, sodass es aus z.B. 20 m Entfernung wie ein normaler 100 Tonnen Gegenstand auf die Umgebung wirkt, also gravitativ zu vernachlässigen ist.

Wenn man es also schafft ein Schwarzes Loch zu erzeugen und auf paar Tonnen "aufzupeppel" und dabei innerhalb eines Vakuums gefangen halten kann, z.B. mit einem starken Magnetfeld*, geht vom dem Loch bis auf die potentiell Zerstrahlungsenergie bei Instabilität keine Gefahr aus.
Und solange man es mit Materie "füttert" und so die Hawkin-Strahlungsverluste kompensiert, solange hat man eine realtiv ungefährliche, sehr lange anhaltente und sehr effiziente Energiequelle.

Und genau das haben z.B. die Star Trek Autoren aufgegriffen und haben den Romulaner Quantensingularitätswarpkerne verpasst, die nach exakt diesem Prinzip arbeiten

* Man kann das Schwarze Loch sehr leicht aufladen, indem man es mit Ionen oder Elekronen oder anderen geladenen Teilchen "füttert".
Sobald es eine elektrische Ladung hat, kann man es in ein Vakuum-Gefäß einsperren und mit einem Magnetfeld fixieren.

[J_T_Kirk2000]

Nein, man füttert es natürlich nur so stark, um damit gerade die Energie zu kompensieren, die es per Hawking-Strahlung (@Elias Dax: in Form von Lichtteilchen, Photonen) abgibt. Damit wächst die Masse des SL gar nicht, sondern bleibt konstant: Das ist ja überhaupt das eigentliche Prinzip der Materie-Energieumwandlung per SL. Wenn man es "überfüttert", dann produziert es eben auch weniger Energie, was nicht im Interesse des Betreibers sein kann...

Die Photonen, die das SL abgibt, können gebraucht werden, um z.B. Wasser zu verdampfen und damit eine Turbine zu betreiben. Aber ich bin sicher, langfristig finden wir da noch eine bessere (effizientere) Lösung.

Demnach müsste also ein möglichst kleines Schwarzes Loch die meiste Energie abgeben oder verstehe ich das falsch?
Wenn dem so ist, gäbe es kaum eine bessere Möglichkeit Energie aus Materie zu gewinnen, als wenn man ein Schwarzes Loch mit der Masse weniger Atomkerne dafür einsetzt.

[Bynaus]

Wenn man weiterhin Energie daraus beziehen will, muss man dieses ebenfalls füttern.
Je mehr man dieses füttert, desto höher würde das Energiepotential dieser Hawking-Strahlung werden aber auch seine Masse und deshalb seine Schwerkraft steigen immer weiter.

Nein, man füttert es natürlich nur so stark, um damit gerade die Energie zu kompensieren, die es per Hawking-Strahlung (@Elias Dax: in Form von Lichtteilchen, Photonen) abgibt. Damit wächst die Masse des SL gar nicht, sondern bleibt konstant: Das ist ja überhaupt das eigentliche Prinzip der Materie-Energieumwandlung per SL. Wenn man es "überfüttert", dann produziert es eben auch weniger Energie, was nicht im Interesse des Betreibers sein kann...

Die Photonen, die das SL abgibt, können gebraucht werden, um z.B. Wasser zu verdampfen und damit eine Turbine zu betreiben. Aber ich bin sicher, langfristig finden wir da noch eine bessere (effizientere) Lösung.

[Elias Dax]

Angenommen, wir haben ein Schwarzes Loch geschaffen, füttern es, ziehen daraus Energie und plötzlich muss es aus irgendeinem Grund liqudiert werden. Wie stellt man dass am Besten an, ein Scharzes Loch auszulöschen, denn wie Bynaus es schon sagte, würde man, wenn man aufhören Würde es zu füttern, nur eine Katastrophe verursachen.

Und zweite Frage: Welche Form von Energie gibt das SL ab (Hawking Strahlen?) und wie ist sie in elektrische oder thermale Energie umwandelbar?

[J_T_Kirk2000]

Vielleicht sehe ich da größere Gefahren wo geringere sind, aber wenn man dieses Schwarze Loch, aber wenn man verhindern will, dass ein solches zerstrahlt, dann muss man dieses füttern.
Wenn man weiterhin Energie daraus beziehen will, muss man dieses ebenfalls füttern.
Je mehr man dieses füttert, desto höher würde das Energiepotential dieser Hawking-Strahlung werden aber auch seine Masse und deshalb seine Schwerkraft steigen immer weiter.
Langfristig gesehen wird also sein Gravitationsfeld nicht mehr so harmlos sein, wie Du es gern siehst.
Nich im Beriech von wenigen Jahren, aber wie Du selbst geschrieben hast, würde man dieses für das Überleben der Menschheit über bis zu mehreren Millionen, wenn nicht Milliarden Jahren verwenden könne, und deshalb muss man, sofern man eine solche Vorraussicht für die Zukunft der Menschheit für glaubhaft hält, auch in solchen Zeiträumen denken.
Man kann nicht einfach denken, weil die Zerstrahlung eines noch so kleinen Schwarzen Lochs, sei es auch nur so schwer wie ein oder zwei Atomkerne, eine zu gefährliche Hawking-Strahlung freisetzen würde, läge die einzige Gefahr, sondern das Anwachsen des Schwarzen Lochs im Bereich einer solchen Zeitspanne wie Millionen oder Milliarden Jahre, kann schlussendlich zu einer nicht minderen Gefahr führen, dass es sich sehr wohl seine zukünftige Masse außerhalb der Kontrolle des Menschen beziehen kann und je schwerer dies wird, desto geringer wird die Gefahr seines Zerfalls.

Auf jeden Fall muss man alle möglichen Folgen bedenken bevor man dieses Experiment überhaupt für eine praktische Anwendung in Erwägung zieht.
"Schrödingers Katze" hatte dahingegen praktisch kein großartiges Vernichtungspotential aber ich denke, es war aus Gründen der Tierliebe, weshalb dies zumindest beim Entwickler dieses Experiments nur ein Gedankenexperiment blieb.
Umso mehr sollte man abwägen, ob man wirklich ein solches Schwarzes Loch überhaupt erst erschaffen sollte.
Ein natürlich entstandenes Schwarzes Loch ist normalerweise so schwer, dass eine wirklich Gefahr der Hawking-Strahlung aufgrund seines späteren Zerfalls ziemlich ausgeschlossen ist, aber dieses hat im Laufe der Zeit die meiste natürlich vorhandene Materie bereits in seinen Bann gezogen oder sogar vernichtet.

Sollte es irgendwie möglich sein, dass ein schwarzes Loch in unserem Sonnensystem die Masse unserer Sonne besitzt, würde praktisch nichts mehr im Sonnensystem davor sicher sein und wenn man es langfristig genug sieht, dann wird beim permanenten Speisen dieses Schwarzen Lochs dieses irgendwann soweit anwachsen.

[Bynaus]

Eben nicht. Es ist äusserst schwierig, ein so kleines Loch auch nur dazu zu bringen, grösser zu werden (man muss es schneller füttern, als es zerstrahlen will!). Das Schwarze Loch müsste schon deutliche Bruchteile der Erdmasse aufweisen, um unseren Planeten durch "verschlingen" gefährlich zu werden: bis es aber so weit ist, hätte die Hawking-Strahlung eines so "kleinen" Schwarzen Lochs allem Leben auf der Erde längst den Garaus gemacht.

Die Gefahr für die Erde, von einem künstlichen SL verschlungen zu werden, ist also = 0. Die Gefahr, die von der Zerstrahlung eines SLs ausgeht (zumindest, wenn es, anders als im Artikel erwähnt, grösser als ein paar Atommassen ist), ist jedoch sehr viel realer.

Es ist in dem Sinn ähnlich wie in einem Fusionskraftwerk: dort kann es keine "Kettenreaktion" geben, die zu einer nuklearen Explosion führt, weil man das Fusionsplasma schon mit allen Mitteln dazu zwingen muss, überhaupt zu fusionieren. Bei einem Fissionskraftwerk ist es umgekehrt, dort muss man das Material mit allen Mitteln davon abhalten, durchzugehen (Kettenreaktion). Beim SL verhält es sich dann quasi so wie bei der Kernfusion.

[J_T_Kirk2000]

Zum Thema des Threads: Wenn die Menschheit noch Jahrmillionen / Jahrmilliarden überleben will, dann ist die Materie-Energie-Konversion per Schwarze Löcher wohl DIE Energiequelle: nichts ist so effizient.

Aber eben vor einer solchen "Effizienz" sollte man auch mit dem gebührenden Respekt und Vorsicht herangehen und nicht etwa mit ungezügeltem Forscherdrang.
Gerade bei schwarzen Löchern, egal wie groß diese sind, geht eine ultimative Gefahr hervor, gerade da eine Zufuhr von Materie zu ihrem Anwachsen, also einer Verstärkung des Ausmaßes ihrer Gravitationskraft führt.

Die Gefahr liegt allerdings nicht darin, dass das Loch zu viel Material schlucken könnte (z.B. die Erde), sondern darin, dass es ZU WENIG bekommen könnte:

Die Strahlung (Hawking-Strahlung) die ein Schwarzes Loch abgibt, steigt invers zu seinem Durchmesser: das heisst, je kleiner das SL ist, desto schneller verliert es noch mehr Energie, bis es am Schluss in kürzester Zeit eine gewaltige Menge Energie abgibt. "Füttert" man es hingegen, dann nimmt seine Masse zu, und die abgegebene Energie nimmt ab. Beim Betrieb einer SL-Materie-Energie-Konversionsanlage liegt also die grösste Gefahr darin, dass das SL plötzlich nicht mehr mit genug "Futter" versorgt werden könnte.

Aus E=mc^2 geht dann das Ausmass der Katastrophe hervor, die folgen würde: sagen wir, das SL ist einige Millionen Tonnen schwer, dann ist die freigesetzte Energiemenge sehr viel grösser als z.B. das gesamte Atomwaffenarsenal der Erde (je nach dem könnte auch ein beträchtlicher Teil der Erde schlicht vaporisiert werden). Vorzugsweise platziert man eine solche M-E-Konversionsanlage also irgendwo weit weg, am besten im interstellaren Raum, und schickt die gewonnene Energie per Mikrowelle zur Erde.

Nun ja, wenn dieses Schwarze Loch wie in dem Artikel beschrieben nur die Masse zweier Atomkerne hat, wäre die Strahlung bei dessen Ende entsprechend seinem Potential noch im annehmbaren Bereich.
Allerdings würde das Ende eines natürlich entstandenen Schwarzen Loches oder auch nur eines solchen, dem wir zuvor durch Zufuhr von Materie erlaubt hatten zu wachsen, weitaus weniger ungefährlich sein, ja im Extremfall katastrophale Folgen haben.

Und eben in der Unstillbarkeit der Masse, Dichte und anwachsenden Gravitationskraft sehe ich die Gefahr einer Kettenreaktion, denn solange Materie in dessen ausreichender Nähe gelangt, kann dieses Schwarze Loch auch wachsen, was zu einer immer größeren Kettenreaktion führt und davor, so denke ich, sollte man den größten Respekt dadurch erweisen, dass man gleich am Anfang, sofern man ein solches Experiment in Betracht zieht, mit der gebotenen Vorsicht daran geht, und es so dem Schwarzen Loch nicht durch Zufuhr von Materie erlaubt erst soweit anzuwachsen, dass die Folgen seines Zerfalls katastrophale Ausmaße annehmen können.

[Bynaus]

Zum Thema des Threads: Wenn die Menschheit noch Jahrmillionen / Jahrmilliarden überleben will, dann ist die Materie-Energie-Konversion per Schwarze Löcher wohl DIE Energiequelle: nichts ist so effizient.

Die Gefahr liegt allerdings nicht darin, dass das Loch zu viel Material schlucken könnte (z.B. die Erde), sondern darin, dass es ZU WENIG bekommen könnte:

Die Strahlung (Hawking-Strahlung) die ein Schwarzes Loch abgibt, steigt invers zu seinem Durchmesser: das heisst, je kleiner das SL ist, desto schneller verliert es noch mehr Energie, bis es am Schluss in kürzester Zeit eine gewaltige Menge Energie abgibt. "Füttert" man es hingegen, dann nimmt seine Masse zu, und die abgegebene Energie nimmt ab. Beim Betrieb einer SL-Materie-Energie-Konversionsanlage liegt also die grösste Gefahr darin, dass das SL plötzlich nicht mehr mit genug "Futter" versorgt werden könnte.

Aus E=mc^2 geht dann das Ausmass der Katastrophe hervor, die folgen würde: sagen wir, das SL ist einige Millionen Tonnen schwer, dann ist die freigesetzte Energiemenge sehr viel grösser als z.B. das gesamte Atomwaffenarsenal der Erde (je nach dem könnte auch ein beträchtlicher Teil der Erde schlicht vaporisiert werden). Vorzugsweise platziert man eine solche M-E-Konversionsanlage also irgendwo weit weg, am besten im interstellaren Raum, und schickt die gewonnene Energie per Mikrowelle zur Erde.

[General Quicksilver]

Du sprachst von "Fels". Es gibt den Begriff der "felsischen Minerale" und die gehen so bis 3,6

Aber das würde jetzt zu speziell für hier werden.

Zinnober enthält übrigens auch ein Schwermetall: Quecksilber

Ok, einigen wir uns auf einen Würfel, der aus einem Material besteht, das eine mittlere Dichte von 4,5t/m^3 aufweißt, also etwa an der Grenze von einem Leichtmetall zu einem Schwermetall steht. Dafür würde sich z.B. Titan mit 4,507t/m^3 eignen.

[Spocky]

Du sprachst von "Fels". Es gibt den Begriff der "felsischen Minerale" und die gehen so bis 3,6

Aber das würde jetzt zu speziell für hier werden.

Zinnober enthält übrigens auch ein Schwermetall: Quecksilber

[General Quicksilver]

Felsgestein mit so hoher Dichte gibt es nicht. Der Grund, warum die Erde eine so hohe (sogar höhere) Gesamtdichte hat ist der metallische Kern

Das mit dem Mond war nicht mein Beispiel, hab es nur zu Erklärungszwecken weitergesponnen - und wie gesagt, Schwarze Löcher haben nicht mehr Einfluss auf die größere Umgebung, als jeder andere Körper derselben Masse. Nur innerhalb eines gewissen Radiuses gibts Sonderfälle, aber der Radius liegt deutlich innerhalb des Mondes, um wieder zu dem Beispiel zu kommen.

War auch nur ein Beispiel. Iridium hat eine Dichte von 22,4g/cm^3 was 22,4t/m^3 entspräche, 4,5t/m^3 habe ich einfach so gewählt. Hab da nochwas zu gefunden: "Zinnober hat eine Dichte von 8,1 zum Beispiel, sehr viele Mineralien haben eine Dichte von über 6." Eisen hat ne Dichte von 7,87 t/m^3, deshalb hab ich einfach mal so 4,5t/m^3 genommen.

[Spocky]

Wenn die Formel die ich verwendet habe korrekt ist, müsste man einen Würfel von rund 31km Kantenlänge aus Felsgestein mit einer Dichte von 4,5t pro m^3 in so ein Loch stopfen, um eine Schwarzschildradius von etwa 0,2nm zuerzeugen, der dann also groß genug wäre um Sauerstoffmoleküle passieren zu lassen. Ein solches Mini Schwarzes Loch wäre dann also groß genug um theoretischg die Lufthülle der Erde abzusaugen.

Felsgestein mit so hoher Dichte gibt es nicht. Der Grund, warum die Erde eine so hohe (sogar höhere) Gesamtdichte hat ist der metallische Kern

Das mit dem Mond war nicht mein Beispiel, hab es nur zu Erklärungszwecken weitergesponnen - und wie gesagt, Schwarze Löcher haben nicht mehr Einfluss auf die größere Umgebung, als jeder andere Körper derselben Masse. Nur innerhalb eines gewissen Radiuses gibts Sonderfälle, aber der Radius liegt deutlich innerhalb des Mondes, um wieder zu dem Beispiel zu kommen.

[GGG]

Wieso sollte dieses Experiment auf dem Mond stattfinden?

Gute Frage, ich würde so ein Experiment nicht einmal in unserem Sonensystem zulasen. Man solte sich mit solchen Dingen nicht herumspielen, wahrscheinlich kommt dan sogar mal eine neue Supperwaffe heraus.

[J_T_Kirk2000]

Das kann man ganz einfach dadurch ausschließen, dass ein Schwarzes Loch von der Masse des Mondes auf seine Umgebung auch nicht mehr Kraft ausüben könnte, als der Mond. Das bedeutet, dass die Erde immer noch die dominierende Masse wäre und die meisten Asteroiden abfangen würde. Und das, was trotzdem in das BH fliegt, das macht die Milch auch nicht mehr Fett.

Wieso sollte dieses Experiment auf dem Mond stattfinden?
Wäre es nicht logisch, dieses in einem kontrollierten Labor durchzuführen in der Nähe der dafür erforderlichen Teilchenbeschleuniger?

Im Übrigen finde ich die Abkürzung für Black Hole schon witzig, wenn man sich vorstellt, dass es vielleicht auch welche im Forum gibt, die der englischen Sprache nicht mächtig genug sind, um zu erkennen, was dies bedeuten soll.