Astronomie einfach erklärt

Schwarzes Loch: Entstehung und Funktion der Weltraumriesen

Schwarze Löcher lösen Faszination aus. Sie widersprechen dem Menschenverstand und setzen mit der Kraft der Gravitation physikalischen Regeln außer Kraft.

Houston – In Houston, Texas in den USA befindet sich das Mission Control Center der NASA. Die National Aeronautics and Space Administration ist die weltweit größte Organisation zur Erforschung des Weltraums. Zu ihren Aufgaben gehört die Katalogisierung von astronomischen Phänomenen mit Hilfe ultraleistungsfähiger Teleskope. Ein besonders faszinierendes und zugleich schwer zu beobachtendes Phänomen im All ist das Schwarze Loch.

Schwarze Löcher sind kollabierte Sterne, die über eine enorme Anziehungskraft verfügen. Ob Planeten, Sterne oder sogar Licht – nichts kann sich ihrer gewaltigen Gravitationsmacht widersetzen – nicht einmal schwarze Löcher selbst*. Doch was passiert, wenn man in ein schwarzes Loch gesogen wird? Und noch viel wichtiger: Was ist dahinter?

Schwarze Löcher: Entwicklung in der Forschung und das weltberühmte Foto

Schwarze Löcher gehören zu den meist diskutiertesten Weltraumphänomenen inner- und außerhalb der Forschung. Bereits die Relativitätstheorie aus dem Jahre 1915 ließ Schlüsse auf ihre Existenz zu. Was lange Zeit als dystopische Fantasie galt, kann inzwischen mathematisch und sogar auch fotografisch nachgewiesen werden. Das erste Foto eines schwarzen Loch entstand im Jahr 2019 durch die Zusammenarbeit eines internationalen Forscherteams.

Der erste visuelle Nachweis eines schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie Messier 87 aus dem Jahr 2019.

Das fotografierte schwarze Loch hat eine Masse von 6,5 Milliarden Sonnen. Es befindet sich in der Galaxie M87, die 55 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Zuvor gab es bereits zahlreiche Illustrationen von schwarzen Löchern. Die Naturphänomene sind unter anderem auch als Motive für Wallpaper sehr beliebt. Ein echtes Bild von einem schwarzen Loch zu machen, ist äußerst schwierig, da es kein Licht ausstrahlt.

Schwarzes Loch: Definition und Aufbau – das wissen wir bereits zu Gravitation und Singularität

Extreme Anziehungskraft ist nur ein starkes Merkmal eines schwarzen Lochs. Ähnlich wie bei Planeten und Sternen ähnelt ihre Form der einer Kugel. Über eine harte Oberfläche verfügen Sie jedoch nicht, stattdessen gibt es einen sogenannten Ereignishorizont. Dieser Ereignishorizont ist gleichbedeutend mit dem Radius ihrer Anziehungskraft. Die Gravitationskraft am Ereignishorizont eines schwarzen Loches übersteigt jede andere physikalische Kraft, was zur Folge hat, dass sogar Licht von ihr angezogen wird.

Was im Inneren der schwarzen Löcher genau passiert, ist der Forschung bis heute ein Rätsel. Fest steht, dass die hereingezogene Materie durch den gewaltigen Gravitationsdruck im Inneren auf unendlich kleine Größe komprimiert wird. Zeit und Raum werden gekrümmt und zugunsten der Schwerkraft außer Kraft gesetzt. Die Außerkraftsetzung aller physikalischen Regeln mit Ausnahme der Gravitation wird auch als Singularität bezeichnet.

Schwarze Löcher – Entstehung

Laut Stephen Hawking (76, †2018) endet die Lebenszeit eines jeden Sterns im Weltall irgendwann damit, dass ihm der Brennstoff ausgeht. Was danach passiert, hängt von der Masse des Sterns ab. Sterne, die mindestens dreimal so schwer sind, wie unsere Erde, verursachen dabei zunächst eine Supernova und verwandeln sich anschließend in schwarze Löcher. Könnte auch die Sonne die Erde verschlingen, wenn sie sich von einem gelben Zwerg in einen Roten Riesen verwandelt?

Wie groß können schwarze Löcher werden?

Generell werden Schwarze Löcher in drei Größenkategorien eingeteilt:

  • Supermassereiche schwarze Löcher (105 bis 1010 Sonnenmassen)
  • Stellare schwarze Löcher (maximal 10 Sonnenmassen)
  • Mittelschwere schwarze Löcher (einige Hundert, bis Tausende Sonnenmassen)

Beispiele für supermassereiche schwarze Löcher sind TON 618 und Sagittarius A. Sagittarius A hat eine Masse von 4,3 Millionen Sonnen und befindet sich im Zentrum unserer Milchstraße. TON 618 ist mit schätzungsweise bis zu 70 Milliarden Sonnenmassen das größte schwarze Loch, das der Forschung bis heute bekannt ist. Das kleinste bekannte schwarze Loch* hat eine Größe von drei Sonnenmassen und ist nur etwa 1500 Lichtjahre von der Erde entfernt. Aufgrund seiner Einzigartigkeit trägt es den Namen „The Unicorn“.

Schwarze Löcher nahe der Erde

Schwarze Löcher gibt es in jeder Galaxie. Sie sind fester Bestandteil vieler Sonnensysteme und sind maßgeblich am Aufbau unseres Universums beteiligt. Auch in unserer Galaxie gibt es schwarze Löcher. Das am nächsten gelegene schwarze Loch ist jedoch rund 1000 Lichtjahre entfernt und für die Erde nicht gefährlich. * 24hamburg.de und fr.de sind ein Angebot von IPPEN.MEDIA.

Rubriklistenbild: © Event Horizon Telescope (EHT)/dpa

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