Schwarzes Loch
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Ein Schwarzes Loch ist eines der mysteriösesten Gebilde des Universums. Dass es so etwas überhaupt gibt, ist erst seit etwa 50 Jahren bekannt.
Schwarze Löcher zu finden ist schwierig, denn sie senden keinerlei Licht aus, sind also so gut wie unsichtbar. Dass man sie dennoch entdecken konnte, liegt daran, dass sie sich auf andere Art und Weise bemerkbar machen. Ein Schwarzes Loch ist tasächlich so etwas wie ein Loch im Weltraum. Es verbiegt den Raum mit seiner großen Gravitation derart, dass ein Loch entsteht, aus dem nichts mehr entkommen kann, wenn es einmal hineingeraten ist. Nicht einmal Lichtstrahlen können ihm entweichen.
Aktive Schwarze Löcher saugen Materie aus ihrer Umgebung auf und werden so noch schwerer. Ihr Einflussbereich vergrößert sich, und sie können sich neue Materie holen. Es gibt aber auch 'schlafende' Schwarze Löcher, die zwar da sind, aber nicht an Materie herankommen. Nähert sich ihnen zufällig etwas, erwachen sie wieder und verschlingen es.
Schwarze Löcher sind ein wichtiger Baustein des Weltalls. Ohne sie sähe es wohl völlig anders aus. Vermutlich gäbe es dann gar keine Galaxien. Welchen Einfluss Schwarze Löcher auf die Entstehung von Galaxien haben, wird derzeit erforscht.
Ein Schwarzes Loch ist deshalb so schwarz, weil es kein Licht aussendet. Vorbeikommende Lichtstrahlen werden durch seine enorme Schwerkraft von ihrer ursprünglichen Bahn abgelenkt. Je nachdem, wie nahe ein Lichtstrahl einem Schwarzen Loch kommt, hat das ganz unterschiedliche Auswirkungen auf ihn. In der Abbildung ziehen 5 Lichtstrahlen ganz nahe an einem Schwarzen Loch vorbei.Schauen wir uns an, was mit jedem einzelnen Strahl passiert:
Strahl A kommt noch ganz glimpflich davon, er wird nur leicht von seiner Bahn abgelenkt.
Strahl B wird schon stärker beeinflusst und deutlich abgelenkt.
Strahl C ändert seine Bewegungsrichtung so stark, dass er plötzlich umgelenkt wird.
Strahl D wird auf eine Umlaufbahn um das Schwarze Loch gezwungen.
Strahl E kommt dem Einflussbereich des Schwarzen Loches so nahe, dass es für ihn kein Entkommen mehr gibt. Seine Photonen fallen ins Loch hinein. Was dann weiter mit ihnen passiert, wissen wir nicht, da aus dem Loch heraus keine Informationen mehr kommen.
Wie findet man ein Schwarzes Loch?
Die Verbiegung von Lichtstrahlen lässt sich beobachten. Befindet sich ein Schwarzes Loch zwischen uns und einer fernen Galaxie, so wird das Licht der Galaxie aus unserer Sicht verbogen, weil das Licht, das die Galaxie aussendet, durch das Schwerefeld des Schwarzen Loches muss. Die Ablenkung der Strahlen nennt man auch Gravitationslinseneffekt.
Plötzlich ist die Galaxie mehrfach zu sehen, und diese Galaxienklone bilden einen Ring um das Schwarze Loch. Solche Ringe fallen auf, wenn beispielsweise das Weltraumteleskop Hubble Sternenfelder fotografiert hat. Das Schwarze Loch selbst kann man ja nicht sehen, aber Ringe deuten darauf hin.
Oder aber das Bild der Galaxie oder des Sterns verrutscht, es befindet sich also für den Betrachter nicht mehr an der richtigen Stelle, sondern ist verschoben.
Die Lichtstrahlen, die von einem weit entfernten Stern ausgehen, durchqueren das Gravitationsfeld des Schwarzen Loches und werden von ihrer ursprünglichen Bahn abgelenkt.
Dadurch sieht ein Beobachter auf der Erde diesen Stern nicht dort, wo er sich tatsächlich befindet, sondern leicht verschoben, und manchmal sogar doppelt oder mehrfach!
Ein Schwarzes Loch verschlingt nicht automatisch alles, was in seiner Nähe ist. Es kann Sterne dazu bringen, es zu umkreisen. Sie fallen dann dadurch auf, dass sie sich ungewöhnlich schnell bewegen. Gehörte das Schwarze Loch früher zu einem Doppelsternsystem, von denen ein Stern zum Schwarzen Loch wurde, dann lässt sich beobachten, wie es dem verbliebenen Stern ständig Materie entzieht.
Dabei entsteht rund um das Schwarze Loch eine Akkretionsscheibe, in der die 'geklaute' Materie um das Schwarze Loch rotiert und nach und nach hineinstürzt. Mit Hilfe solcher Akkretionsscheiben lassen sich Schwarze Löcher aufspüren.
Wie entstehen Schwarze Löcher, und welche Arten gibt es?
Ist ein massereicher Stern am Ende seines Lebens, explodiert er in einer Supernova und stößt seine äußeren Schichten ab. Der Rest des Sterns kollabiert und wird auf winzigstem Raum zusammengepresst. Dort entsteht ein Schwarzes Loch, das kein Licht mehr entkommen lässt.
Würde das unserer Sonne passieren, hätte sie dann gerade noch einen Durchmesser von 3km! Es ist ihr aber ein anderes Ende beschieden.
Damit es zu einer Supernova-Explosion kommt, muss der Stern eine Masse von mindestens acht Sonnenmassen besitzen. Nachdem er auf spektakuläre Weise seine äußeren Schichten abgeworfen hat, bleibt ein Schwarzes Loch übrig, in dem sich die Masse des einstigen Sterns auf winzigem Raum konzentriert.
Schwarze Löcher können wahrscheinlich auch entstehen, wenn zwei Sterne miteinander zusammenstoßen und ihre Massen vereinigen. Überschreitet die Masse einen bestimmten Wert, kollabiert dieser neue Stern zu einem Schwarzen Loch.
Dann gibt es noch supermassereiche Schwarze Löcher, die die millionenfache oder sogar milliardenfache Masse unserer Sonne besitzen. Sie befinden sich im Zentrum der meisten Galaxien.
Wie sie entstanden sind, ist heute noch unklar und wird erforscht. Möglicherweise verschmolzen einmal mehrere Schwarze Löcher miteinander. Oder sie verschlangen im Laufe ihres Daseins derart viel Materie aus ihrer Umgebung, dass sie so schwer werden konnten. Es wird vermutet, dass es erst durch das Vorhandensein eines Schwarzen Loches zur Bildung einer großen Galaxie kommen kann.
Mini-Schwarze-Löcher könnten vielleicht bald im Labor erzeugt werden. Ob es winzige Schwarze Löcher auch im Universum gibt, ist schwer zu beantworten, weil sie nicht aufzuspüren sind. Aber wer weiß, vielleicht wohnt ja eines in der Waschmaschine und verschluckt dort einen Teil der Strümpfe??
Primordiale Schwarze Löcher sind momentan noch reine Theorie. Sie könnten sich kurz nach dem Urknall gebildet haben, als die Materie noch dicht gedrängt auf engstem Raum war. An manchen Stellen war sie wohl so dicht, dass daraus ein Schwarzes Loch entstehen konnte.
Einige Abbildungen dieser Seite stammen von der NASA und vom Hubble Space Telescope.
