Was sind schwarze Löcher im Universum?

Der Weltraum – unendliche Weiten… So begann die Kultserie „Raumschiff Enterprise“ im Mai 1972, die so ziemlich jeden in den Bann zog! Seit Jahrhunderten erforscht die Menschheit das Universum, das vor ungefähr 13,7 Milliarden Jahren durch den Urknall entstand.

Eine der noch wenig ergründeten Erscheinungen im Universum sind schwarze Löcher. Schon 1783 spekulierte der Brite John Michel über dunkle Sterne, deren Gravitation ausreicht, um Licht gefangenzuhalten. John Wheeler hat 1967 diese Bezeichnung „schwarzes Loch“ eingeführt. Dieser neue Begriff löst den bis dahin gebräuchlichen Namen "gefrorener Stern" ab.

Wie entstehen schwarze Löcher?

Schwarze Löcher sind Sternleichen. Sterne haben nur eine begrenzte Lebenszeit und sterben nach einigen Milliarden Jahren. Alle Sterne leuchten durch Kernfusionsprozesse in ihrem Inneren, in denen Wasserstoff in Helium überführt wird, dadurch entsteht ein Eisenkern. Die dabei frei werdende Energie wirkt der Gravitation entgegen, sodass der Stern nicht in sich zusammenfällt. Ist ein massenreicher Stern am Ende seines Lebens, explodiert er in einer Supernova, einer gigantischen Explosion! Bei dieser Explosion stößt der Stern seine Schichten ab und schleudert sie weit hinaus in den Weltraum. Wasserstoff wird in recht kurzer Zeit verbrannt. Wenn dieser aufgebraucht ist, bricht der Stern unter der eigenen Gravitation zusammen und schrumpft. Es treten so starke Kräfte auf, dass die Elektronen in die Kerne der Atome gepresst werden. Dadurch entsteht ein Neutronenstern mit einer hohen Dichte. Ein Neutronenstern ist so dicht, als würde man einen großen Berg auf die Größe einer Murmel zusammenpressen. Neutronen können ungeheuren Kräften standhalten. Der Eisenkern des Sternes, der 1,4 Sonnenmassen unserer Sonne erreicht, hält dem Druck nicht mehr stand und kollabiert. Die Masse fällt in sich zusammen, unvorstellbar für die menschliche Vorstellungskraft. Gravitation und Druck durch „dunkle Materie“(ein weiteres interessantes Thema), welche immer noch nicht erforscht wurde, aber existenziell ist, drücken diese Materie zusammen.

Man bezeichnet sie als „schwarze Löcher“, weil sie kein Licht aussenden, sie saugen es sogar auf. Deshalb sind sie nahezu unsichtbar und schwer zu finden. Man kann sie durch ihre extremen bzw. exotischen Auswirkungen auf ihre unmittelbare Umgebung nachweisen. Es gibt sieben Methoden, um schwarze Löcher aufzuspüren, diese zu erläutern würde den zeitlichen Rahmen sprengen. Schwarze Löcher sind kompakte Objekte, da sie nicht viel Raum einnehmen. Entsprechend klein ist der schwarze Fleck, den sie in ihrer Umgebung erzeugen. Um sie zu entdecken, werden viele Teleskope zusammengeschaltet, was die Lichtsammelleistung erhöht. Optimal funktioniert das in einer Station in Chile, mit mehreren Teleskopen. Im Zentrum unserer Milchstraße existiert ein schwarzes Loch. Es befindet sich im Sternbild Ursa Major oder Großer Bär und hat eine Entfernung von 5870 Lichtjahren. Es sitzt in der kugelförmigen Berandungsregion unserer Galaxis, wo sich Kugelsternhaufen tummeln.

Albert Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie, 1915 veröffentlicht, besagt, dass massive Objekte durch ihr Gravitationsfeld den Raum und die Zeit um sich herum krümmen. Ein schwarzes Loch krümmt den Raum mit seiner großen Anziehungskraft/Gravitation so gewaltig, dass ein Raumtrichter entsteht. Die in einem Punkt komprimierte Masse des schwarzen Loches ist eine tiefe Verzerrung in der Raumzeit. Einstein prägte den Begriff Raumzeit, da Raum und Zeit nicht unabhängig voneinander existieren können. Je näher z. B. ein Lichtstrahl einem schwarzen Loch kommt, desto eher wird er gekrümmt und eingesogen. So werden auch Materie (unterschiedlichste Formen von Energie) oder Sterne „aufgesaugt“ - man nennt sie auch „Staubsauger des Universums“. Ein schwarzes Loch ist sehr schwer, das heißt sehr dicht und für seine Masse relativ klein. Schwarze Löcher sind ein wichtiger Baustein des Weltalls. Ohne sie sähe das Universum wohl völlig anders aus. Vermutlich gäbe es dann gar keine Galaxien. Welchen Einfluss schwarze Löcher auf die Entstehung von Galaxien haben, wird derzeit erforscht.

Es gibt verschiedene Arten schwarzer Löcher

Mittelschwere schwarze Löcher entstehen durch Kollisionen mehrerer Sterne. Es gibt aus einem noch ungeklärten Grund wenige dieser Kategorie Stellare schwarze Löcher bilden den Endzustand der Entwicklung schwerer Sterne. Primordiale schwarze Löcher haben sich bereits kurz nach dem Urknall in Raumbereichen hoher Massen- und Energiedichte gebildet. Super massive schwarze Löcher findet man in Spiralgalaxien. Man erkennt, dass Sterne nahe am Zentrum dieser Galaxien rasant um ein unsichtbares Objekt kreisen.

Wenn uns etwas herunterfällt, wird durch die Erdanziehung/Gravitation Energie freigesetzt. Liegt es auf der Erde, ist die Energie verbraucht. Fällt etwas in ein schwarzes Loch, ist die Energie nicht verbraucht. Sie baut sich zu einem Zustand auf, den man Plankdichte nennt. Würde man alles Existierende im Universum nehmen und auf die Größe eines Atoms zusammenpressen, ist das eine Plankdichte. So eine Dichte wird in einem schwarzen Loch erzeugt. Es ist der extremste Ort im Universum nach dem Urknall. Es ist schwer vorstellbar, was passieren würde, wenn diese Energie freigesetzt wird. Zum Glück wird diese durch die extreme Gravitation unter dem Ereignishorizont, der Grenzfläche eines Schwarzen Loches festgehalten. Je schwerer bzw. massereicher das schwarze Loch ist, desto größer ist der Ereignishorizont.

Können schwarze Löcher uns gefährlich werden?

In Anbetracht der Dimensionen von Zeit und Raum braucht sich der heute lebende Mensch mit Sicherheit keine Sorgen darüber machen, ob gleich morgen ein „schwarzes Loch“ unsere Welt verschlingt. Bevor das geschieht, hat sich unsere Sonne zu einem gigantischen Riesen entwickelt und unseren Planeten in eine Feueroase verwandelt, wir reden hier von Millionen Jahren!