Licht ins Dunkel des Schwarzen Lochs

Hochinteressanter astrophysischer Vortrag mit Dr. Lisa Edelhäuser und Dr. Alexander Knochel

ROTHENBURG – Diesmal mussten die beiden Astrophysiker Dr. Lisa Edelhäuser und Dr. Alexander Knochel bei ihrem schon fast traditionellen Vortrag bei Kunst Kultur Korn unterm Sterndach noch auf simulierte Bilder von Schwarzen Löchern als unvorstellbare Energieansammlungen im Weltall verweisen. Schon in diesem Jahr werden aber konkrete Abbildungen eines solchen kosmischen Giganten erwartet. Mit dieser Ankündigung machten die beiden Wissenschaftler ihr fasziniertes Publikum gespannt auf die Ereignisse, die uns die kommenden Monate in astronomischer Hinsicht versprechen.

Die beiden Astrophysiker Dr. Lisa Edelhäuser und Dr. Alexander Knochel (am Celestron-Fernrohr von Robert Hellenschmidt als „Deko“). Foto: Weber

Was muss man sich eigentlich unter diesen Riesen vorstellen, die als „Schwarze Löcher“ in sozusagen unheimlicher Mission durchs Weltall wabern und dort alles gierig in sich aufsaugen, was ihnen an Licht, Energie und Masse in ihren Einflussbereich kommt? Mit einem allgemeinverständlichen wissenschaftlichen Vortrag, der mit vielen EDV-gestützten Darstellungen, mit plastischen Erklärungen und auch mit unterhaltenden Quizfragen angereichert war, luden die beiden Experten ihre rund 100 gespannt lauschenden Zuhörer zum Blick auf die kosmischen Gigangen ein und brachten so Licht ins Dunkel der Schwarzen Löcher.

Im Sternbild Schützen verbirgt sich  – im Zentrum der Milchstraße unserer eigenen Galaxie – eine Region, aus der intensive Radiostrahlung zu uns dringt. Bei genauerem Hinsehen entdeckten Astronomen, dass sich dort viele Sterne extrem schnell auf Bahnen um einen zentralen Punkt bewegen, von dem besonders viel Strahlung im Radiobereich ausgeht.
Dieses Objekt bekam den Namen Sagittarius A*  (Sagittarius = Sternbild Schütze). Lange wurde vermutet, dass es sich bei diesem Objekt um ein sogenanntes supermassives Schwarzes Loch handelt. Hochpräzise Beobachtungen der Europäischen Südsternwarte konnten bestätigen, dass dort auf nach kosmischen Maßstäben kleinem Raum die gewaltige Masse von über vier Millionen Sonnen konzentriert ist – ein Ergebnis, das nur durch die Existenz eines zentralen schwarzen Loches zu erklären ist.
Aber was sind diese schwarzen Löcher überhaupt? Bereits im Jahre 1783 stellte der britische Naturforscher J. Michell die Vermutung an, dass schwere Sterne solch große Schwerkraft aufweisen könnten, dass ihr eigenes Licht ihnen nicht entfliehen kann und sie so für uns schwarz erscheinen.
Unser modernes Verständnis dieses kosmischen Phänomens nahm dann mit den Arbeiten Albert Einsteins zur allgemeinen Relativitätstheorie ihren Anfang. Nachdem er 2015 seine Feldgleichungen publizierte, konnte der Astronom Karl Schwarzschild – zu diesem Zeitpunkt als Soldat im Ersten Weltkrieg eingesetzt – die Einsteinschen Gleichungen erstmals für eine konzentrierte Massenansammlung exakt lösen und so die Schwerkraftwirkung in der Einsteinschen Relativitätstheorie exakt verstehen.
Rätselhaft
Die Mathematik von Schwarzschilds Lösung enthielt aber einen rätselhaften Aspekt, der von den Astronomen der Zeit mehrheitlich als mathematische Kuriosität ohne Bezug zur Realität abgetan wurde: Näherte man sich einer konzentrierten Massenansammlung innerhalb eines bestimmten Abstands an, schien die Zeit nicht nur langsamer zu vergehen, sondern an einem Punkt sogar stehen zu bleiben.
Gleichzeitig, so die Aussage der Formeln, konnte nichts dieser Region des Raumes entkommen. Alle Objekte, die auf ein solches schwarzes Loch fielen, würden von außen gesehen in der Zeit eingefroren, und ihr Licht durch diese Zeitverlangsamung ins Unendliche verdunkelt.
In den 1960er Jahren häuften sich die astronomischen Hinweise, dass diese mathematische Kuriosität tatsächlich in unserem Universum ihre reale Entsprechung findet. Eine intensive Quelle von Röntgenstrahlung im Sternbild Schwan (Cygnus X-1) konnte nur durch die extreme Schwerkraftwirkung eines schwarzen Loches erklärt werden.
Auf viel größeren Skalen gaben die fernen Quasare durch ihren gigantischen Energieausstoß lange Rätsel auf. Auch sie werden heute als Kerne großer Galaxien verstanden werden, in denen supermassive schwarze Löcher durch ihre Schwerkraft die hineinfallende Materie in Strahlungsenergie umwandeln.
Der endgültige direkte Nachweis, dass schwarze Löcher – wie von der Einsteinschen Theorie vorhergesagt – existieren, konnte im Jahr 2015 durch die Beobachtung der Gravitationswellen zweier verschmelzender schwarzer Löcher am LIGO-Observatorium erbracht werden.
Im Jahr 2019 sind die Wissenschaftler nun bereit, den nächsten Schritt zu gehen und den Schatten des supermassiven schwarzen Loches in unserer Milchstraße direkt sichtbar zu machen. Die dafür benötigte extrem feine Auflösung (Sagittarius A* erscheint am Himmel eine Million mal kleiner als der Planet Saturn) kann nur erreicht werden, indem Radioteleskope auf der ganzen Welt – vom Südpol bis in die nördlichen Breiten – mithilfe von Supercomputern zu einem virtuellen, erdumspannenden Riesenteleskop zusammengeschaltet werden.
Die ersten Bilder des schwarzen Loches durch dieses sogenannte Event Horizon Telescope werden im Laufe des Jahres 2019 erwartet. Wissenschaftler erhoffen sich durch diese ersten Blicke auf die kosmischen Giganten im Herzen der Galaxien ein besseres Verständnis der Naturgesetze, die die Entstehung und Entwicklung des Kosmos bestimmen.
Vielleicht kommen wir so auch der Lösung jener Rätsel näher, die die schwarzen Löcher uns heute noch aufgeben, wie zum Beispiel das sogenannte Informationsparadoxon. Ein Schwarzen Loch erzeugt nämlich eine solch starke Gravitation, dass weder Materie noch Information (etwa Licht- oder Radiosignale) diese Umgebung verlassen können. Nach der Allgemeinen Relativitätstheorie ist davon auszugehen, dass eine ausreichend kompakte Masse die Raumzeit so stark verformt, dass sich ein Schwarzes Loch bildet.
Der Vortrag schloss mit einem Ausblick auf eine ganze Reihe wichtiger astronomisch-wissenschaftlicher Ereignisse dieses Jahres neben den erwarteten ersten Bildern von einem Schwarzen Loch. Eine überaus interessante und mit vielen Details gespickte Fragerunde, die fast so lang dauerte wie der Vortrag selbst, ist den beiden Wissenschaftlern der beste Beweis, dass sie mit ihren Ausführungen ins Schwarze getroffen hatten. -ww-

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