Direkt zum Inhalt
Login erforderlich
Dieser Artikel ist Abonnenten mit Zugriffsrechten für diese Ausgabe frei zugänglich.

Schwarze Löcher: Ein funkelnder Ring um ein Schwarzes Loch

Radioastronomen gelangen neue Aufnahmen mit dem Event Horizon Telescope. Die Bilder aus dem Herzen der aktiven Galaxie Messier 87 im Sternbild Jungfrau ­zeigen einen funkelnden Ring um das zentrale extrem massereiche Schwarze Loch.
Schwarzes Loch in M87

Es war eine Sensation, als im April 2019 Astronomen mit dem Event Horizon Telescope (EHT) das erste Bild eines Schwarzen Lochs veröffentlichten. Aufgenommen wurde eines der massereichsten Schwarzen Löcher überhaupt, das mit 6,5 Milliarden Sonnenmassen im Zentrum der Galaxie Messier 87 (M87) inmitten des Virgo-Gala­xienhaufens im Sternbild Jungfrau sitzt (siehe »Aktiver Galaxienkern«). Das Radiobild des EHT-Teams war jedoch nur eine Momentaufnahme des Schwarzen Loches in M87. Nun werteten EHT-Astronomen Radio­daten von 2009 bis 2013 aus, die das Schwarze Loch in Aktion zeigen: Der Materiering um das Loch funkelt! Dies veröffentlichte das Team in der Septemberausgabe des »Astrophysical Journal«.

Dass Schwarze Löcher einen absolut schwarzen Fleck in ihrer Umgebung erzeugen, war schon sehr lange bekannt. Der Grund: Schwarze Löcher sind so kompakt, dass ab einem bestimmten Abstand – dem Ereignishorizont (englisch: event horizon) – nicht einmal Licht, andere elek­tromagnetische Strahlung oder Gravita­tionswellen entkommen können. Der Zug der Gravitation des Lochs ist an dieser kritischen Grenze so stark, dass sämtliche Wellenformen unendlich rotverschoben werden. Nichts kann am Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs entfliehen. Schwarze Löcher sind extrem kompakt, vereinigen also sehr viel Masse auf sehr wenig Raum. Um unsere Sonne in ein Schwarzes Loch zu verwandeln, müsste man die Gaskugel mit 1,4 Millionen Kilometer Durchmesser auf nur sechs Kilometer Größe zusammenquetschen!

Astronomen entdeckten bei den Kandi­daten für Schwarze Löcher im Wesentlichen zwei Massenbereiche: Stellare (sternartige) Schwarze Löcher haben etwa 3 bis 100 Sonnenmassen und entstehen in der Regel aus dem Kollaps massereicher Sterne. Extrem massereiche (englisch: supermassive) Schwarze Löcher verbergen sich in den Zentren von Galaxien und bringen Millionen bis Milliarden Sonnenmassen auf die Waage. Im Mittelpunkt unserer Galaxis sitzt ein solches Schwarzes Loch namens Sagittarius A* mit rund vier Millionen Sonnenmassen. In den Zentren von Kugelsternhaufen und in ultrahellen Röntgenquellen werden mittelschwere Schwarze Löcher vermutet. In dem Gravitationswellen­ereignis GW190521, das mit den Detektoren LIGO und Virgo gemessen wurde, gelang der Nachweis eines Schwarzen Lochs der Mittel­klasse mit 142 Sonnenmassen.

Das Schwierige am Fotografieren von Schwarzen Löchern ist, dass sie auf Grund ihrer Kompaktheit und großen Entfernung am Himmel extrem klein erscheinen. Stellare Schwarze Löcher sind weit jenseits der Auflösungsgrenze von Teleskopen. Der Ereignishorizont wächst allerdings linear mit der Lochmasse. Daher sind nur die extrem massereichen Schwarzen Löcher geeignete Ziele für den astronomischen Paparazzo, weil ihr schwarzer Fleck am Himmel Winkeldurchmesser von ungefähr zehn Millionstel Bogensekunden erreicht. So groß erscheint eine Zwei-Euro-Münze auf dem Mond – von der Erde aus betrachtet.

Durchbruch mit vielen Schüsseln

Kennen Sie schon …

Spektrum der Wissenschaft – Vielfältige Quanten

Wir tauchen ein in die Welt der Quanten, die uns noch immer zahlreiche Rätsel aufgibt. Forscher entwickeln ständig neue Modelle und hinterfragen Grundlegendes, wie beispielsweise das Konzept der Zeit. Gleichzeitig macht die Entwicklung neuer Quantencomputer große Fortschritte und könnte unsere Verschlüsselungssysteme bedrohen. Experten arbeiten an neuen Methoden, um unsere Daten zu schützen. Erfahren Sie, wie diese Herausforderungen gemeistert werden und ob Kryptografen den Wettlauf gegen die Zeit gewinnen können.

Sterne und Weltraum – Gravitationswellen – Wie ist der Status bei gemessenen Signalen?

Gravitationswellendetektoren messen seit April 2024 wieder Signale von Schwarzen Löchern – in unserer Titelgeschichte erfahren Sie mehr über die neuen Erkenntnisse zu diesen rätselhaften Objekten. Darüber hinaus zeigen wir Ihnen die Technik der JANUS-Kamera auf der europäischen Raumsonde JUICE, die im Juli 2031 Jupiter und seine Monde detailliert erkunden soll. Wir berichten über die erfolgreiche Probennahme von der Mondrückseite mit der chinesischen Sonde Chang’e 6 und zeigen neue Aufnahmen des Weltraumteleskopes Euclid.

Spektrum der Wissenschaft – Eine neue Weltformel

Rund 100 Jahre währt die Suche der theoretischen Physik nach einer Quantentheorie der Schwerkraft. Doch vielleicht kann die Gravitation in einer Weltformel so bleiben, wie sie ist – zumindest fast. Experimente könnten die neue Theorie schon bald testen. Außerdem im Heft: Die Bedeutung der Böden der Erde wurden lange unterschätzt. Zahlreiche Organismen im Boden zersetzen abgestorbenes organisches Material und fördern so den globalen Kohlenstoffkreislauf. Gammastrahlenblitze mischen gelegentlich die irdische Ionosphäre durch. Aber brachten kosmische Explosionen das Leben auf der Erde schon einmal an den Rand der Existenz? Selbst unter dem Eis des arktischen Ozeans findet man Lava speiende Vulkane und Schwarze Raucher. Dies bietet einen neuen Blick auf die geologischen Vorgänge in unserem Planeten.

Schreiben Sie uns!

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Zuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Zuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmende sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Zuschriften können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

Bitte erlauben Sie Javascript, um die volle Funktionalität von Spektrum.de zu erhalten.