Galaxien: schwarze Löcher

Dies ist eine Illustration von J. Gitlin vom Space Telescope Science Institute der NASA. Sie zeigt, wie sich der Nachthimmel für einen Bewohner im Kern der Galaxie NGC 4261 darstellen könnte. In deren Innerem befindet sich eine 800 Lichtjahre entfernte Scheibe aus Staub und ein 1,2 Milliarden Sonnenmassen grosses Schwarzes Loch.

Es gibt kaum ein astronomisches Thema, das die Menschheit so fasziniert wie die Frage, was ist ein Schwarzes Loch sei. Die Antwort ist kurz, .. niemand weiss es. Dennoch nimmt man an, dass sich derartige Körper im Zentrum vieler Galaxien und der Quasare befinden. Möglicherweise irgendwann aus dem Kollaps eines massereichen Sterns entstanden, gewachsen durch den Gravitationshunger, der in der Folge Milliarden weiterer Sterne verschlang.

Die obige Grafik ist ein imaginärer Blick von einem hypothetischen Planeten, der sich innerhalb der staubigen Dämmerung einer Galaxie, mit einem Blick zu einem Schwarzen Loch befindet. Die weisse und heisse Glut die das Schwarze Loch einhüllt und die den Staubgürtel kaum zu durchdringen vermag, färbt das stark erhitzte Gas und den Staub in seiner Umgebung rötlich, .. so wie Sonnenlicht rot erscheint, wenn es beim Untergang der Sonne durch den Staub in unserer Atmosphäre leuchtet. Ein unsichtbarer Strahl hoch energetischer Felder steht rechtwinklig zu der Scheibe aus Staub und verrät durch seine leuchtturmartigen Radiowellen, weit in das All hinaus, die Existenz des schwarzen Loches. Der imaginäre Planet, die umliegenden Sterne, der Staubnebel .. alles auf dem Bild ist dazu bestimmt, vom ihm in (astronomisch) kurzer Zeit verschluckt zu werden ... und das kann dauern ...

Dieses Bild der Galaxie Pictoris A (unten links) zeigt den Jet eines Schwarzen Loches 'in Echt'. Einige Millionen Lichtjahre erstreckt er sich hinaus ins Universum und verschiesst Elektronen und Photonen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit. Das menschliche Auge kann diesen Jet nicht erfassen. Das Bild oben wurde im Bereich der Röntgenstrahlung vom Chandra X-ray Weltraum-Observatorium der NASA erstellt. Oben rechts trifft der Jet auf eine Gaswolke, die er zum Leuchten anregt. Der Jet war zuvor schon durch Untersuchungen im Radiowellenbereich erkannt worden.

Wie in dem Kapitel über das Ableben von Sternen erklärt wurde, werden Sterne die ausgebrannt sind und denen nach der Novaexplosion etwa das 3,2-fache der Sonnenmasse verbleibt, von ihren inneren Massenanziehungskräften so zusammengezogen, dass keine atomaren Teilchen, wie wir sie kennen, mehr vorkommen können. Es gibt keine Protonen, Elektronen und Neutronen mehr. Hier beginnt das, was Astrophysiker als Schwarzes Loch bezeichnen. Ein solcher Körper besitzt eine Packungsdichte der Materie, bei der unsere Erde zu einer Kugel von 0,8mm Durchmesser schrumpfen würde und eine gravitative Anziehungskraft, dass selbst das Licht nicht mehr genug Geschwindigkeit besitzt, um den Körper zu verlassen. Es schiesst los, wie eine Gewehrkugel, um den Körper zu verlassen, wird gebremst, bleibt stehen .. um wieder auf den Körper zurückzufallen. Der Körper ist dadurch nach aussen hin unsichtbar geworden.

Nur seine Gravitation und schmal gebündelte Energiestrahlen, sogenannte Jets, verraten diesen Körper nach aussen und natürlich, wenn er vor einem hellen Körper vorbeizieht, durch die Beugung von dessen Lichtstrahlen. Von den Jets nimmt man an, dass diese aus Teilen der in das Schwarze Loch fallenden Materie bestehen, die im Strudel stärkster Magetfelder, an den Polen des Schwarzen Loches, wieder herausgeschossen wird.

Ein Schwarzes Loch zieht natürlich auch andere Massen an, beschleunigt sie und saugt sie auf. Auf diese Weise kann es weiter wachsen. Seine Masse wird dadurch immer grösser, und mit ihr sein Einfussbereich. So ist es theoretisch denkbar, dass in ihn zunehmend grosse Teile der Massen einer Galaxie vereint sein können, wie man es bei Quasaren annimmt.

Dass zwischen dem Zustand eines Schwarzen Loches mit 3,2 Sonnenmassen und dem mit einigen Milliarden Sonnenmassen, ein Unterschied bestehen kann, ist einsichtig. Nur welcher Unterschied das ist, welche physikalischen Regeln hier gelten und wie sie sich verändern, weiss kein Mensch. Auch so profane Fragen wie .. Was passiert wenn zwei schwarze Löcher miteinander zusammenstossen oder verschmelzen? .. sind unbeantwortet.

Das rechte Bild zeigt eine Galaxie in deren Innerem der Ausschnitt des rechten Bildes gekennzeichnet ist. Auf diesem Bild ist die zentrale dunkle Staubscheibe der Galaxie zu erkennen, hinter der ein gleißend heller Bereich leuchtet. Hinter diesem leuchtenden Halo befindet sich das schwarze Loch. Das Licht entsteht bei der Beschleunigung von Materie durch das Schwarze Loch auf nahezu Lichtgeschwindigkeit wobei nach Einsteins Formel E = m • c² eine ungeheuere Menge an Energie entsteht.

Beobachtungen des Weltalls, wie die oben im Bild, bestätigt, dass es derartige supermassive Objekte 'entarteter' Materie geben muss .. nur mangels Erfahrung und möglicherweise auch mangels geeigneter Messverfahren, zu dem was man messen sollte, ist die Menschheit noch sehr weit von einer Lösung der Frage .. Was ist ein Schwarzes Loch? .. entfernt.

Erschwerend kommt hinzu, dass auch dann alle Erwägungen rein theoretischer Natur sein werden, denn einen Laborraum in dem die physikalischen Eigenschaften eines Schwarzer Loches experimentell nachgestellt und untersucht werden könnten, wird es nicht geben.