Grösser als das Sonnensystem: Das schwarze Loch in Zahlen

Beweise für die Relativitätstheorie, Fotos von anderen schwarzen Löchern. Was sich Astronomen vom neuen Foto erhoffen.

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Das schwarze Loch im Zentrum der Galaxie M87 ist das erste, das die Menschheit erblickt. Technisch ist die geglückte Aufnahme ein Meilenstein, doch welchen Nutzen bringt das Porträt dieses kosmischen Monsters?

Astronomie befriedigt wie viele Wissenschaften die Neugier. Physik nützt aber auch der Wirtschaft. So wären zum Beispiel DVD-Spieler oder USB-Speicher nicht möglich ohne ein umfangreiches Verständnis der Quantenmechanik. Von grossen Projekten wie der Mondlandung versprechen sich zudem viele ein Zusammenrücken der Nationen. Auch das Event Horizon Telescope, das sich zum Ziel gesetzt hatte, ein schwarzes Loch zu fotografieren, ist ein internationales Projekt. Mehr als 60 Institute aus aller Welt waren daran beteiligt.

Seit Albert Einstein vor mehr als hundert Jahren sich überlegte, ob es Himmelskörper geben könnte, denen nichts entfliehen kann, auch nicht Licht, ist die Faszination ungebrochen. Das ändert auch das Bild nicht, das in erster Linie die Strahlung von heissem Gas zeigt, das in eine Singularität stürzt. Das Spezielle an dem Foto ist, dass es ähnlich einem Käseloch das Nichts zum Inhalt hat.

Unvorstellbare Zahlen

Allein die Zahlen, die die Forscher zum Bild veröffentlichen, zeigen: Es gibt Dinge, die sich niemand vorstellen kann. Das gilt auch für Wissenschaftler. So sagen selbst Astronomen, sie könnten sich die Distanzen zwischen den Sternen nicht vorstellen. Oder der amerikanische Physiker Richard Feynman, der einmal sagte: «Wer glaubt, die Quantentheorie verstanden zu haben, hat sie nicht verstanden.»

Die Galaxie M87 ist 55 Millionen Lichtjahre entfernt. Das sind 500 Trillionen Kilometer. Der Durchmesser des schwarzen Lochs beträgt 20 Milliarden Kilometer. Ein Lichtstrahl brauchte vom einen Ende zum anderen zirka 18 Stunden. Zum Vergleich: Das Sonnensystem hat je nach Definition eine Ausdehnung von zirka 15 Milliarden Kilometer.

Der Zwergplanet Pluto am äusseren Rand ist im Schnitt knapp sechs Milliarden Kilometer von der Sonne entfernt. Das Licht braucht für diese Distanz rund fünfeinhalb Stunden.

Schwarze Löcher wurden indirekt schon seit längerem beobachtet. Von den neu gewonnenen Daten erhoffen sich die Forscher, mehr über die Eigenschaften der Schwerkraftmonster zu erfahren. So wollen sie beispielsweise die Rotation näher untersuchen. Dazu bietet die hineinstürzende Materie Gelegenheit. Diese verschwindet nämlich nicht auf direktem Weg von der Bildfläche. Sie sammelt sich auf einer rotierenden Scheibe. Dabei erhitzt sich das Gas so sehr, dass es Röntgenstrahlung abgibt, die mit Teleskopen gemessen werden kann.

Am inneren Rand der Scheibe beginnt der Ereignishorizont, der dem Projekt seinen Namen gab. Was sich dahinter befindet, lässt sich physikalisch nicht beschreiben. Die Frage, was sich im Inneren eines schwarzen Lochs abspielt, ist wissenschaftlich so sinnlos wie Spekulationen darüber, wie es ausserhalb des Universums aussieht.

«Der Spass fängt erst an»

Mit den neuen Daten wollen die Forscher die Relativitätstheorie unter den extremsten Gravitationsbedingungen weiter testen. Und sie wollen den Jet untersuchen, einen Strom von Materie, den das schwarze Loch im Zentrum von M87 bis zu 5000 Lichtjahre weit ins All hinausschleudert. Solche Erkenntnisse haben auch Auswirkungen auf das Bild, das Astrophysiker vom Universum haben.

Bislang gab es von schwarzen Löchern nur Illustrationen. Jetzt ist Astronomen die erste Aufnahme gelungen. Video: Tamedia

Astronomen erwarten zudem, dass bald auch eine Aufnahme des schwarzen Lochs Sagittarius A* im Zentrum der Milchstrasse, der Herimatgalaxie der Sonne, gelingen wird. «Jetzt fängt der Spass erst an», sagt Karl Schuster, Direktor am Internationalen Institut für Radioastronomie, an dem auch die deutsche Max-Planck-Gesellschaft beteiligt ist. «Wir wissen nun, dass es funktioniert, jetzt können wir die Methode verfeinern und die Auflösung weiter verbessern.»

Die Fragen gehen den Astronomen jedenfalls nicht aus. So gibt es verschiedene Arten schwarzer Löcher. Ein stellares schwarzes Loch entsteht, wenn ein Stern mit mindestens 2,5 Sonnenmassen am Ende seines Lebens kollabiert. Supermassive schwarze Löcher, wie sie im Zentrum der meisten Galaxien vermutet werden, sind dagegen um das Tausendfache schwerer. So hat das jetzt fotografierte schwarze Loch 6,5 Milliarden Sonnenmassen. Wie solch massereiche Strukturen entstehen konnten, ist unbekannt. Stephen Hawking stellte in den Siebzigerjahren die Theorie auf, dass sich supermassive schwarze Löcher bereits beim Urknall gebildet haben könnten.

Was sieht man eigentlich genau auf dem Foto? Der Science-Youtuber Derek Muller erklärt es (auf Englisch). Video: Veritasium/Youtube

Erstellt: 11.04.2019, 17:46 Uhr

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