Was ist im Zentrum der Milchstraße? In diesem Artikel heißt es, dass ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraßengalaxie liegt.

In seiner Mitte, umgeben von 200-400 Milliarden Sternen und für das menschliche Auge nicht nachweisbar und durch direkte Messungen, liegt ein supermassereiches Schwarzes Loch namens Schütze A *, kurz Sgr A *. Die Milchstraße hat die Form einer Spirale und dreht sich um ihre Mitte, wobei lange, sich kräuselnde Arme eine leicht gewölbte Scheibe umgeben. Auf einem dieser Arme in der Nähe des Zentrums befinden sich Sonne und Erde. Wissenschaftler schätzen, dass das galaktische Zentrum und Sgr A * etwa 25.000 bis 28.000 Lichtjahre von uns entfernt sind. Die gesamte Galaxie hat einen Durchmesser von rund 100.000 Lichtjahren.

Wir drehen uns alle 250 Millionen Jahre um das Zentrum. Vermutlich drehen wir uns wegen des BH.

Wenn das Schwarze Loch in unserer Galaxie stirbt, werden wir dann aus der rotierenden Umlaufbahn geworfen?

Es wird erwartet, dass sich die Form der Galaxie ändert. Ist es eine unregelmäßige Form, die nicht kugelförmig ist?

Vermutlich drehen wir wegen des BH.

Nein. Die Galaxie wird aufgrund ihrer eigenen Gesamtgravitation in einem Stück gehalten. Das Schwarze Loch ist nur ein kleiner Bruchteil davon. Grundsätzlich spielt der BH keine Rolle.

Wenn das Schwarze Loch in unserer Galaxie stirbt

Das BH wird wahrscheinlich das letzte sein, was am Ende von unserer Galaxie übrig bleibt. Und selbst dann wird es unglaublich lange dauern, bis es verdunstet ist. Die BH-Verdampfung bei sehr großen BHs ist im Grunde der langsamste Prozess, den Sie sich vorstellen können.

Es wird eine unregelmäßige Form nicht kugelförmig sein?

Die Galaxie ist nicht kugelförmig. Seine Form ähnelt eher einer runden Scheibe (mit einigen Unregelmäßigkeiten und einigen Merkmalen wie Armen usw.).

Antwort: Nicht viel

Das zentrale Schwarze Loch (BH) der Milchstraße hat ungefähr 5 Millionen Sonnen, während die Galaxie 100 Milliarden bis eine Billion Sonnen hat. Folglich ist das zentrale BH für die Dynamik der Sternbahnen ziemlich irrelevant, außer sehr nahe am Zentrum.

Aber was meinst du mit "das Schwarze Loch stirbt"? Meinen Sie, verdunstet durch Hawking-Strahlung? (Dies ist der einzige Prozess, von dem wir wissen, dass er ein BH beseitigen kann, und es ist so langsam, dass die Galaxie längst verschwunden ist, bevor das zentrale Schwarze Loch verdunstet.)

Es ist absolut nichts mehr übrig.

Die Zeit, in der stellare Schwarze Löcher verdunsten, soll die Protonenhalbwertszeit überschreiten. Wie viel mehr die galaktischen Schwarzen Löcher. Übrigens nimmt diese Zeit derzeit zu, da derzeit sogar stellare Schwarze Löcher allein aus der kosmischen Hintergrundstrahlung wachsen.

Das Universum muss die Zwischenphase der Schwarzen Löcher und des leeren Raums durchlaufen, bevor dies geschieht.

Um dies zu beantworten, schauen wir uns die nächsten paar Milliarden / Billionen / Billiarden / an. Jahre und machen Sie sich ein Bild von der Größe unserer Galaxie und ihres zentralen Schwarzen Lochs.

Das erste, was im Zusammenhang mit Ihrer Frage passiert, ist, dass unsere Galaxie und Andromeda kollidieren und verschmelzen. Dies geschieht in einigen Milliarden Jahren. Wenn Galaxien verschmelzen, existiert die kombinierte Galaxie, kann jedoch eine andere Form haben, verschmolzene zentrale Schwarze Löcher und Sterne (oder in einigen Fällen sogar ein oder beide Schwarze Löcher) können aus der kombinierten Galaxie herausgeschleudert werden. Aber die Galaxie wird in irgendeiner Form Bestand haben.

Das liegt daran, dass eine Galaxie nicht durch ihr zentrales Schwarzes Loch zusammengehalten wird.

Skalensinn: Masse

In unserer Galaxie hat das zentrale BH eine Masse von etwa 4 bis 4,5 Millionen Sonnen .

Ein größerer Teil sind die Sterne, das Gas und andere gewöhnliche baryonische Materie (einige hundert Milliarden Sterne, obwohl viele rote Zwerge sind und kleiner als unsere Sonne). Die gewöhnliche Materie wird auf ungefähr 600 Milliarden Sonnen oder ungefähr das 150.000-fache der Masse des zentralen Schwarzen Lochs geschätzt .

Aber der größte Teil ist dunkle Materie. Einfach erklärt, selbst unter Berücksichtigung der gesamten oben genannten Masse, wäre die Galaxie immer noch nicht massiv genug, um sich so zu drehen. Berechnungen zeigen, dass etwa 85% aller Materie in unserer Galaxie "dunkle Materie" ist - eine Art Materie, die nicht aus gewöhnlichen Atomen besteht, sondern vermutlich aus Partikeln besteht, die nur durch die Schwerkraft viel interagieren können (so) wir können es nicht durch Strahlung erkennen, es bildet keine Planeten, Sterne oder Schwarzen Löcher usw.). Dunkle Materie wäre ungefähr 3,5 Billionen Sonnen oder ungefähr das 850.000-fache der Masse des zentralen BH.

Die Gesamtmasse (gewöhnliche + dunkle Materie) beträgt also ungefähr 4 Billionen Sonnen oder ungefähr das Millionenfache der Masse des zentralen Schwarzen Lochs .

Skalensinn: Durchmesser

In Anbetracht der Größe und nicht der Masse entspricht das zentrale BH möglicherweise der Größe der Uranus-Umlaufbahn (etwa 12 Lichtstunden Durchmesser ).

Die sichtbare Galaxie ist etwa 100.000 Licht Jahre Durchmesser oder etwa 70 Millionen Mal der BH Größe.

Das Ausmaß des Halos der dunklen Materie ist weniger sicher (und hat weniger definierte Kanten), kann sich jedoch je nach der richtigen Forschung zwischen 500.000 und 1 Million Lichtjahre Durchmesser erstrecken oder etwas in dieser Richtung (aus dem Gedächtnis) oder etwas weniger als eine halbe Milliarde Mal so groß wie BH.

Zusammenfassung

Das zentrale BH enthält ungefähr ein Millionstel (0,0001%) der Masse der Galaxie und ungefähr 2 Milliardstel (0,0000002%) ihres Durchmessers.

Das zentrale Schwarze Loch ist also tatsächlich und seltsamerweise für die heutige Struktur unserer Galaxie fast unbedeutend. Es mag für die Bildung der Galaxie entscheidend gewesen sein, aber das ist lange her. Es ist nicht der aktuelle Grund, warum wir uns drehen, und es ist nicht der Grund, warum wir in der galaktischen Umlaufbahn bleiben. Wenn es verschwand oder morgen ausgeworfen wurde, würde sich nichts ändern, außer ein paar vergleichsweise wenigen Sternen im galaktischen Zentrum, die das BH direkt umkreisen. Wir sind nicht in der Nähe. Wir sind in einem Spiralarm.

Die Quintessenz ist, wenn das zentrale BH verschwindet oder unsere Galaxie verlässt, würden wir und unsere Nachkommen es nie bemerken, außer einer Änderung der Röntgenemissionen aus dieser Region (wie durch Radioteleskope festgestellt) und einigen sehr schwachen Sterne in dieser Region bewegen sich im Laufe der Jahrtausende etwas anders. Das ist alles.

Aber wie andere Antworten erklären, braucht ein Schwarzes Loch eine immense Zeit, um zu verdampfen. In Wirklichkeit werden also zwei Dinge passieren:

• Auf einer Zeitskala von Milliarden bis Billionen von Jahren Irgendwann wird die verschmelzende Milchstraße / Andromeda-Galaxie (oder eine Nachfolge-Galaxie) ihr zentrales BH behalten, verschmelzen oder auswerfen. Dieses Ereignis wird kein "Ende" der Galaxie oder der Sterne in ihnen sein, obwohl die kombinierte Galaxie wahrscheinlich keine Spiralform haben wird; verschmolzene Galaxien sind häufig. Die kombinierte Galaxie wird sich niederlassen und die Dinge werden weitergehen.

• Auf einer Zeitskala jenseits des menschlichen Fassungsvermögens (Trillionen auf Trillionen Jahre) Wenn unser Universum in seiner jetzigen Struktur noch existiert und das Standardmodell und Standard - Kosmologie sind ungefähr richtig, die zentrale BH wird schließlich verdampfen. Aber die Galaxie (und alle Galaxien und die meisten Materien) werden sich lange, lange, lange bevor dies geschehen kann, zersetzt haben.

Ein makroskopisches Schwarzes Loch kann nicht schrumpfen, solange eine Strahlungsquelle (wie andere Galaxien) in Sichtweite ist. Die Hawking-Strahlung ist sehr schwach; Schwarze Löcher werden aus einem bestimmten Grund als Schwarz bezeichnet. Tatsächlich wird die Hawking-Strahlung bereits durch die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung allein für Schwarze Löcher, die schwerer als der Mond sind, aufgewogen. Dies ist nur eine Funktion der Temperatur: Der Hintergrund des Universums hat eine Temperatur von 2,72 K - um mehr Strahlung zu emittieren als es absorbiert, muss das Schwarze Loch heißer sein, was eine Masse erfordert , die kleiner als die des Mondes ist . Schwarze Löcher der Sonnenmasse haben eine niedrige Temperatur in der Größenordnung von 6E-8 K. Das bedeutet, dass selbst ohne jegliche Materie, die absorbiert werden könnte, und ohne eine bestimmte Strahlungsquelle ein massives Schwarzes Loch immer noch wachsen und nicht schrumpfen würde.

Im Fall von Schütze A * gibt es viel Materie und Strahlung, nämlich unsere Galaxie, die schließlich in das Schwarze Loch fällt, wenn sie ausreichend lange ungestört bleibt. Das resultierende massive schwarze Super-Duper-Loch wäre super-super-kalt (um E-19K, geben oder nehmen Sie ein paar Größenordnungen) und könnte sich selbst für lange Zeit sogar von einem immer kühleren Mikrowellenhintergrund ernähren. Erst wenn alles über den Ereignishorizont hinaus absorbiert oder verschwunden ist, kann es überhaupt schrumpfen. Und weil es sehr sehr kalt ist, schrumpft es sehr sehr langsam.

Es ist jedoch wahrscheinlicher, dass andere Ereignisse dieser Verdunstung vorausgehen. Dieses Papier beschreibt, wie in der fernen Zukunft - beispielsweise in 100 Milliarden Jahren - die beschleunigte Expansion des Universums uns auf der schwerkraftgebundenen Insel unserer lokalen Gruppe festsitzen lässt, weil sich alles andere "ausdehnt".

Irgendwann haben die Schwarzen Löcher auf dieser Insel die gesamte umgebende Materie absorbiert, bis nur noch umlaufende Schwarze Löcher übrig sind. Sie fallen schließlich ineinander, weil sie durch Gravitationswellen kinetische Energie verlieren. Das Endszenario ist ein einzelnes riesiges Schwarzes Loch, das sich enorm schnell dreht (was Temperaturschätzungen erschwert). Es ist denkbar, dass irgendwann in diesem Prozess die Hintergrundstrahlung kälter wird als das / die Schwarze Loch (e), so dass die immer massereicheren Schwarzen Löcher tatsächlich tatsächlich zu verdampfen beginnen. Sehr sehr sehr langsam.

Die Verdunstung der supermassiven Schwarzen Löcher wird Milliarden von Jahren dauern und somit wird die Anziehungskraft der Gravitation in sehr langer Zeit schwächer. Dies wird zur Ausdehnung der Galaxie führen und das gesamte Sternensystem und die Gase werden sich im Universum ausbreiten. Aber Hawking-Strahlung ist ein sehr langsamer Prozess, selbst wenn bis zu diesem Zeitpunkt der gesamte Brennstoff der Sterne verbrannt wird (Wasserstoff), was zu völliger Dunkelheit führt.