Schwarze Löcher

Einstein hat gesagt, dass die starke Anziehungskraft eines Schwarzen Lochs die geometrische Struktur von Raum und Zeit verändert

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Nehmen wir irgendeinen beliebigen Morgen. Wir sitzen am Frühstückstisch und schmieren uns ein Brötchen. Was wir dabei nicht bemerken: Unser Messer fühlt sich zum Marmeladenglas hingezogen. Und zur Butterdose. Und zum Tisch. Ein frühstückender Physiker würde es so ausdrücken: Jeder dieser Körper zieht andere Körper an, denn er besitzt ein Gravitationsfeld. Freilich sind die Kräfte auf dem Küchentisch viel zu klein, um irgendeinen Effekt hervorzurufen. Fällt uns aber das Messer aus der Hand, dann ist das der Beweis für so ein Gravitationsfeld – für die Anziehungskraft, die die Erde ausübt.

Übrigens zieht auch das Messer die Erde an, diese Kraft ist jedoch unvorstellbar gering. Wer groß ist, zieht also kleinere an, und deshalb teilt unser Planet, der im All keineswegs das größte Objekt ist, das Schicksal des Brotmessers: Auch er wird von einem noch massereicheren Himmelskörper angezogen, von der Sonne. Und es geht noch weiter. Denn das Sonnensystem selbst kreist mit vielen anderen Systemen unserer Galaxie um ein noch größeres Objekt. Dessen Gravitationskraft ist so groß, dass es sogar Licht anzieht, das ihm dann nicht mehr entweichen kann. Wissenschaftler nennen ein derartiges Gebilde deshalb ein Schwarzes Loch.

In seinem Inneren wird Materie in einem einzigen Punkt, der sogenannten Singularität, extrem verdichtet. Zum Vergleich: Wenn unsere Erde die gleiche Dichte besitzen sollte, müsste man ihre gesamte Masse – alle Berge, Meere, Städte, Wälder – auf eine Kugel mit einem Durchmesser von 18 Millimetern zusammenpressen! Aufgrund dieser extremen Masseverdichtung wird alles, was einem Schwarzen Loch zu nahe kommt, unaufhaltsam in seinen Schlund gezogen. Wer die kritische Nähe, den »point of no return«, erreicht, für den gibt es keine Rückkehr mehr. Wissenschaftler nennen diese Grenze auch den »Ereignishorizont«.

So weit lässt sich die Theorie der Schwarzen Löcher, die Albert Einstein als Erster in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie aufgestellt hat, noch gut nachvollziehen. Was darauf aufbaut, ist allerdings schon schwerer vorstellbar: Einstein hat nämlich gesagt, dass die starke Anziehungskraft eines Schwarzen Lochs die geometrische Struktur von Raum und Zeit verändert. Die sogenannte Raumzeit, ein Gebilde aus vier statt den uns bekannten drei Dimensionen, soll durch die Gravitation so gekrümmt werden, dass sie wie eine Landschaft in Berge und Täler deformiert wird.

Aber ein Schwarzes Loch hat noch einen unglaublicheren Effekt: In seiner Nähe vergeht die Zeit langsamer. Genau wie der Raum wird auch sie deformiert und in die Länge gezogen. Stellen wir uns einen Menschen vor, der gern und viel redet, zum Beispiel einen Komiker, der in ein Schwarzes Loch gezogen wird. Je mehr er sich dem Ereignishorizont nähert, desto langsamer scheint er zu sprechen und desto tiefer wird seine Stimme, denn auch die Schallwellen werden in die Länge gezogen. Aus der Quasselstrippe wird so eine Art Rüdiger Hoffmann. Am Ende wird der arme Kerl durch die Gravitation zu einem dünnen Faden gedehnt und schließlich in der Singularität verschluckt – für den Betrachter in einem unendlich langsamen Prozess.

Auch wenn das nur Fiktion ist – Schwarze Löcher sind uns näher, als mancher glaubt. Im Zentrum unserer Milchstraße, im Sternbild Schütze, sitzt ein solcher galaktischer Gully und versorgt sich mit Sternenfutter aus unserer Galaxie. Sagittarius A heißt das Schwarze Loch, das etwa 3,5 Millionen Mal so viel Masse hat wie die Sonne und einen Durchmesser von rund 300 Millionen Kilometern.

Aber wie kann man die Größe von etwas messen, das man nicht sieht? In der Tat lässt sich ein Schwarzes Loch nicht direkt beobachten, sondern nur, indem man seine Auswirkungen auf die Umgebung analysiert. Gelangt Materie in das Gravitationsfeld eines Schwarzen Lochs, so wird sie spiralförmig in dessen Rachen gezogen und dabei immer stärker beschleunigt. Dadurch erhitzt sich die Masse und sendet Fontänen an Licht und Röntgenstrahlung aus. Sie lassen sich mithilfe von Superteleskopen erkennen.