Schwarze Löcher : Der kosmische Staubsauger

Schwarze Löcher sind eigentlich unsichtbar – nicht aber die Materie, die sie bald verschlingen. Dadurch verraten sie sich. Auch das Schwarze Loch, das im Zentrum unserer Milchstraße sitzt.

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Mächtiger Wirbel. Materie rotiert um ein Schwarzes Loch. Senkrecht dazu bilden sich „Jets“, gerichtete Gasströme.
Mächtiger Wirbel. Materie rotiert um ein Schwarzes Loch. Senkrecht dazu bilden sich „Jets“, gerichtete Gasströme.Foto: Esa

Schwarze Löcher gehören zu den faszinierendsten Objekten im Universum. Alles, was in ihre Nähe kommt, wird gnadenlos nach Innen gezerrt. Nicht einmal Licht schafft es, den Schwerkraftmonstern zu entkommen. Daher auch der Name „Schwarzes Loch“. Folglich können sie nicht direkt beobachtet, sondern nur anhand ihrer Wirkung erforscht werden.

Besonders gut gelingt das bei „nahen“ Schwarzen Löchern, die allerdings noch immer viel zu weit entfernt sind, als dass sie uns gefährlich werden könnten. Der am besten erforschte Vertreter dieser Gattung ist das Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie, der Milchstraße. 26 000 Lichtjahre sind es bis dorthin, aber dazwischen befinden sich große Mengen Staub. Deshalb dringt kaum sichtbares Licht vom Zentrum der Galaxie bis in die Teleskope der Forscher. Sie setzen daher auf andere Wellenlängen, etwa Infrarotstrahlung, um die Umgebung des Schwarzen Lochs zu ergründen.

So zeigt eine aktuelle Studie in den „Astrophysical Journal Letters“, dass Gaswolken in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Schwarzen Loch bis zu 1000 Grad Celsius heiß sind. Normalerweise liegt die Temperatur interstellarer Wolken nur etwas über dem absoluten Nullpunkt bei minus 273 Grad. Die Hitze des Gases lasse sich nur teilweise mit der UV-Strahlung naher Sterne erklären, schreiben die Forscher um Javier Goicoechea nach der Analyse von Daten des Weltraumobservatoriums „Herschel“. Die Differenz führen sie auf rasante Bewegungen der Gaswolken zurück, die sie vermutlich beim Tanz um das Schwerkraftzentrum vollführen. „Möglicherweise kocht sich das Schwarze Loch sein Essen direkt vor den Augen von Herschel“, erläutert Goicoechea blumig.

Ein Schwarzes Loch, so schwer wie 17 Milliarden Sonnen

Wobei der kosmische Koch mit lediglich vier Millionen Sonnenmassen noch zu den Leichtgewichten zählt. Andere Schwarze Löcher sind erheblich schwerer. So entdeckten im November Forscher des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg eines mit 17 Milliarden Sonnenmassen im Zentrum der Galaxie „NGC 1277“, und britische Astronomen fanden zwei Wochen später sogar zehn dieser zentralgalaktischen Körper mit jeweils 10 bis 40 Milliarden Sonnenmassen. „Und es gibt keinen Hinweis, dass wir mit diesen großen Massen schon die Obergrenze erreicht hätten“, sagt Markus Pössel vom Max-Planck-Institut.

Schwarze Löcher sind für die Himmelsforscher aus vielerlei Gründen interessant. Einer ist, dass dort die Extreme der Physik aufeinandertreffen. „Um sie zu verstehen, benötigt man natürlich die durch die Allgemeine Relativitätstheorie beschriebene Wirkung der Gravitation“, sagt Pössel. Wenn es um die Vorgänge im Zentrum geht, müssten die Forscher herausfinden, wie die Gravitation mit der anderen fundamentalen physikalischen Theorie, der Quantentheorie, zusammenspielt. „Das ist jedoch seit mehr als 60 Jahren ein ungelöstes Problem.“

Geklärt ist hingegen die Frage, wo die Schwarzen Löcher ihren Ursprung haben. Zumindest was die kleinen, die „stellaren“ betrifft. Sie entstehen beim Kollaps eines Sternes – sichtbar als Supernova –, sofern dessen Anfangsmasse mehr als drei Sonnenmassen beträgt. Der verbleibende Kern wird dann zu einem extrem dichten Punkt zusammengequetscht, der den Berechnungen zufolge nicht einmal so groß ist wie ein Stecknadelkopf. Dort gelten die üblichen Gesetze der Physik nicht mehr. Die Schwerkraft ist so stark, dass innerhalb eines bestimmten Abstandes, dem „Ereignishorizont“, nicht einmal mehr das Licht entweichen kann.

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