Schwarze LöcherSchnappschuss vom unsichtbaren Massemonster

Erstmals schließen sich Astronomen weltweit zusammen, um ein Foto vom Schwarzen Loch im Zentrum unserer Milchstraße zu bekommen – eigentlich ein Ding der Unmöglichkeit. von Guido Meyer

Diese Illustration zeigt ein schwarzes Loch im Zentrum einer Galaxie, das allmählich einen Stern verschlingt.

Diese Illustration zeigt ein schwarzes Loch im Zentrum einer Galaxie, das allmählich einen Stern verschlingt.  |  © Nasa/JPL-Caltech

Bezeichnender kann man ein Objekt eigentlich gar nicht beschreiben als mit dem Namen "Schwarzes Loch". Es handelt sich dabei um ein Loch im Raumzeit-Gewebe, um einen unsichtbaren Punkt im Weltall. Es ist so massereich und dicht, das ihm nichts entkommt, weder Sterne noch Licht. Doch all das kann Astronomen nicht zurückschrecken: Erstmals haben sie sich international zusammengeschlossen, um das Schwarze Loch im galaktischen Zentrum der Milchstraße fotografisch einzufangen. Dass dies nicht unmöglich ist, diskutieren derzeit Forscher auf einer Konferenz an der Universität von Arizona .

Eines der Probleme, die Astronomen die Untersuchung von Schwarzen Löchern erschweren: Was selbst kein Licht abstrahlt, ist unsichtbar und kann deswegen auch nicht fotografiert werden – nicht direkt zumindest. Sein Schatten ließe sich jedoch abbilden, wie Astronomie-Professor Dan Marrone vom Steward Observatorium der Universität von Arizona in Tuscon erläutert. "Die Anziehungskraft eines Schwarzen Lochs ist so stark, dass sie sogar Lichtstrahlen krümmt."

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Vor, hinter und um ein Schwarzes Loch herum befinde sich jedoch Plasma. Es bilde sich, wenn Wolken aus Gas und Staub ins Schwarze Loch gesogen und dabei aufgeheizt werden. Vor diesem Plasma zeichnet sich der Schatten des Schwarzen Lochs ab. "Diesen Schatten sowie das Plasma an seinen Rändern müssten wir fotografieren können", sagt Marrone.

Was sind schwarze Löcher?

Vor fast 100 Jahren wurde eine Theorie entwickelt, die schwarze Löcher erstmals auf eine vernünftige, mathematische Basis stellte. In den sechziger und siebziger Jahren ergaben Berechnungen wichtige theoretische Erkenntnisse über Schwarze Löcher.

Heute wird davon ausgegangen, dass schwarze Löcher so dicht und reich an Masse sind, dass nicht einmal das Licht ihnen zu entkommen vermag.

So stürzen auch Staub und Gase aus dem Zentrum einer Galaxie geradezu in ein schwarzes Loch hinein und setzen dabei Energie frei. Man spricht vom Aktiven Galaktischen Kern (AGN). Dieser ist es auch, der die schwarzen Löcher auf Bildern als grelle Lichtpunkte erscheinen lässt.

Schwarze Löcher an sich sind unsichtbar. Man kann nur anhand der Auswirkung auf ihre Umgebung auf ihre Existenz schließen.

Typen

Es gibt zwei Typen von schwarzen Löchern: Die stellaren schwarzen Löcher und die supermassereichen oder auch supermassiven schwarzen Löcher.

Stellare Schwarze Löcher sind eine Folge der Sternentwicklung. Explodiert ein Stern am Ende seines Lebens als Supernova, kann der übrig bleibende Sternenrest zu einem schwarzen Loch kollabieren. Diese schwarzen Löcher haben geschätzt acht bis 15 Mal die Masse unserer Sonne.

Der Ursprung supermassiver Schwarzer Löcher ist bislang unbekannt. Fakt ist nur, dass diese Millionen bis Milliarden Mal schwerer sind als unsere Sonne und nach heutigen Wissensstand nahezu in jeder Galaxie vorkommen.

Raum und Zeit

Schwarze Löcher rufen eine enorme Krümmung von Raum und Zeit in ihrer Umgebung hervor. Diese Krümmung ist so gigantisch, dass Strahlung und Teilchen, die dem Schwarzen Loch zu nahe kommen, für immer verschwinden.

Dabei stellt sich jedoch ein weiteres Problem: Das nächste Schwarze Loch ist zwar das in der Mitte unserer Milchstraße. Es ist dennoch weit weg – sehr weit weg, rund 26.000 Lichtjahre entfernt. Und zwischen dem Zentrum unserer Galaxis und der Erde herrscht keinesfalls freie Sicht. Das sichtbare Licht kann nicht bis ins galaktische Zentrum vordringen, weil uns kosmischer Staub den Blick versperrt. "Die Ebene, in der sich die Erde befindet, ist für uns komplett undurchsichtig", sagt Marrone. "Nur mit Radiowellen können wir die interstellaren Staubwolken durchdringen und so ein Bild des Schwarzen Lochs schießen."

Leserkommentare
  1. Warum wird die Erde dann nicht schwerer, durch den Lichtstrom der Sonne?

    Reaktionen auf diesen Kommentar anzeigen

    sie bleiben ja nicht auf der Erde, sondern werden zum größten Teil reflektiert.

    Bei einem Schwarzen Loch wird Licht aber nicht wegen seiner Masse "angezogen" sondern es kann durch die Veränderung der Zeit durch die enorme Krümmung des Raumes nicht mehr entkommen. Die Zeit in einem schwarzen Loch steht, von außen gesehen, still!

    ... die Lichtsgeschwindigkeit kein Standart ist dann zerfällt sowieso das ganze System. Die schwarzen Sterne kollabieren und werden wohl so zu reiner Energie, dunkle Energie, dies sich nicht nachweisen lässt obwohl einige dies schon in Maschinen nutzen.

    Lieber So oder so.,

    Licht hat keine Masse, aber natürlich eine Energie. Wenn Licht auf die Erde trifft und absorbiert wird, wird die Erde gemäß Einsteins Formel E = m c^2 dadurch tatsächlich schwerer, und zwar um knapp 77 t pro Tag - unter der Annahme, dass die gesamte Sonneneinstrahlung absorbiert wird und nichts abgestrahlt wird. Da die Erde im Mittel aber die gleiche Leistung abstrahlt wie aufnimmt, wird sie auch nicht schwerer.

    Dass Licht trotz seiner nicht vorhandenen Masse einem schwarzen Loch nicht entkommen kann, liegt daran, dass nach der allgemeinen Relativitätstheorie (schon wieder Einstein) Massen Raumkrümmungen verursachen, denen das eigentlich geradlinig sich ausbreitende Licht folgen muss. In der Nähe von schwarzen Löchern wird die Krümmung so groß, dass das Licht so stark abgelenkt wird, dass es den Bereich um das schwarze Loch (genauer: den sogenannten Ereignishorizont) nicht verlassen kann. Daher ist das schwarze Loch, nun ja, schwarz.

    Viele Grüße,

    Christopher Robin

    Licht hat Masse. Energie und Masse sind untrennbar laut Einsteins
    E = m c²
    Es bestimmt das Verhältnis zwischen gespeicherter Energie und der Masse dieser Energie. Sobald ein System/Körper Energie abgibt, verliert er Masse. Allerdings kaum messbar im altäglichen Sinne.

    Licht, Röntgenstrahlen und auch die Rundfunkstrahlung besteht aus Photonen. Deren Energie steigt mit der Frequenz der Strahlung.

    Photonen schwirren mit Lichtgeschwindigkeit c, haben eine Masse in Bewegung, aber keine Ruhemasse (sonst wäre die bei c-Geschwindigkeit unendlich)

    Streng genommen war gerade der Test, ob die Sonnenmasse die Strahlen der Sterne ablenken kann der erste Beweis für Relativitätstheorie :)

  2. sie bleiben ja nicht auf der Erde, sondern werden zum größten Teil reflektiert.

    Bei einem Schwarzen Loch wird Licht aber nicht wegen seiner Masse "angezogen" sondern es kann durch die Veränderung der Zeit durch die enorme Krümmung des Raumes nicht mehr entkommen. Die Zeit in einem schwarzen Loch steht, von außen gesehen, still!

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    ... nicht Protonen. Und Photonen haben keine Masse.

    Es geht also eigentlich nur um die Krümmung der Raumzeit, die den Effekt eines schwarzen Loches erklärt.

  3. ... nicht Protonen. Und Photonen haben keine Masse.

    Es geht also eigentlich nur um die Krümmung der Raumzeit, die den Effekt eines schwarzen Loches erklärt.

    • Layer 8
    • 19. Januar 2012 16:21 Uhr

    Ich wollte jetzt schon einen Kommentar schreiben bezüglich Ihres Typos :))

    Im Wellenbild des Lichtes wird es bei Annäherung an das schwarze Loch immer mehr rotverschoben, asymptotisch, bezüglich des Schwarzschildradius, gegen unendlich. Daher kann man von außen gesehen den Fall einen Objektes nicht direkt beobachten, weil ja dann für uns dort die Zeit stillsteht. Im Bezugssystem des fallenden Objektes ist das natürlich katastrophal anders.

    Reaktionen auf diesen Kommentar anzeigen

    Oder so ähnlich kann man sich diese Unbegreiflichkeiten im All vorstellen. Schaut man in die Zellen, so findet man dort Öffnungen, durch die Ionen oder Moleküle hinausströmen, andere, durch die andere Ionen oder Moleküle hereinkommen in die Zelle. Es gibt immer irgendwo den Austausch von Inhalten zwischen Räumen. Das ist Natur: von hier nach dort. Durch andere Löcher im All, den weißen Löchern, dringt von einem Woauchimmer Materie oder Energie in unser bekanntes/unbekanntes Universum herein. So bleiben die Energien erhalten nach Heisenbergs Energieerhaltungsgesetz.
    Es gibt überhaupt keinen Grund, Schwarze Löcher irgendwie als Monster oder negativ darzustellen. Auch der Mensch wird von seinem Embryo-Dasein hinaus in eine andere Welt mit anderen Strukturen als im Mutterleib geschoben, gedrückt, von der Erde aufgenommen. Vom Mutterleib-Raum in den Erden-Raum. Von einem Universum in ein anderes. So ist die Natur... und bleibt geheimnisvoll, spannend ...

  4. Oder so ähnlich kann man sich diese Unbegreiflichkeiten im All vorstellen. Schaut man in die Zellen, so findet man dort Öffnungen, durch die Ionen oder Moleküle hinausströmen, andere, durch die andere Ionen oder Moleküle hereinkommen in die Zelle. Es gibt immer irgendwo den Austausch von Inhalten zwischen Räumen. Das ist Natur: von hier nach dort. Durch andere Löcher im All, den weißen Löchern, dringt von einem Woauchimmer Materie oder Energie in unser bekanntes/unbekanntes Universum herein. So bleiben die Energien erhalten nach Heisenbergs Energieerhaltungsgesetz.
    Es gibt überhaupt keinen Grund, Schwarze Löcher irgendwie als Monster oder negativ darzustellen. Auch der Mensch wird von seinem Embryo-Dasein hinaus in eine andere Welt mit anderen Strukturen als im Mutterleib geschoben, gedrückt, von der Erde aufgenommen. Vom Mutterleib-Raum in den Erden-Raum. Von einem Universum in ein anderes. So ist die Natur... und bleibt geheimnisvoll, spannend ...

    Antwort auf "@rodelaax"
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    Der Energieerhaltungssatz ist nicht von Heisenberg.

    Den Rest ihres "Kommentars" lasse ich mal lieber unkommentiert.

    • TomFynn
    • 19. Januar 2012 19:37 Uhr

    Von hier nach da.

    Und Ihr Kommentar wandert jetzt von meinem Gedächtnis in den Papierkorb.

    [kopfschüttel]

    Nein.

  5. ... die Lichtsgeschwindigkeit kein Standart ist dann zerfällt sowieso das ganze System. Die schwarzen Sterne kollabieren und werden wohl so zu reiner Energie, dunkle Energie, dies sich nicht nachweisen lässt obwohl einige dies schon in Maschinen nutzen.

  6. Der Energieerhaltungssatz ist nicht von Heisenberg.

    Den Rest ihres "Kommentars" lasse ich mal lieber unkommentiert.

  7. Lieber So oder so.,

    Licht hat keine Masse, aber natürlich eine Energie. Wenn Licht auf die Erde trifft und absorbiert wird, wird die Erde gemäß Einsteins Formel E = m c^2 dadurch tatsächlich schwerer, und zwar um knapp 77 t pro Tag - unter der Annahme, dass die gesamte Sonneneinstrahlung absorbiert wird und nichts abgestrahlt wird. Da die Erde im Mittel aber die gleiche Leistung abstrahlt wie aufnimmt, wird sie auch nicht schwerer.

    Dass Licht trotz seiner nicht vorhandenen Masse einem schwarzen Loch nicht entkommen kann, liegt daran, dass nach der allgemeinen Relativitätstheorie (schon wieder Einstein) Massen Raumkrümmungen verursachen, denen das eigentlich geradlinig sich ausbreitende Licht folgen muss. In der Nähe von schwarzen Löchern wird die Krümmung so groß, dass das Licht so stark abgelenkt wird, dass es den Bereich um das schwarze Loch (genauer: den sogenannten Ereignishorizont) nicht verlassen kann. Daher ist das schwarze Loch, nun ja, schwarz.

    Viele Grüße,

    Christopher Robin

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