Episode Details

CL010 - Das Schwarze Loch im Zentrum der Galaxis

Die Episode über Schwarze Löcher und Sagittarius A* im Herzen der Milchstrasse

Einleitung

"Wozu braucht Gott ein Raumschiff?" (James T. Kirk)

Diese Frage stellte Kirk in dem Film "Star Trek V: The Final Frontier" (USA, 1989, deutsch: Am Rande des Universums). Darin flog die Enterprise ins Zentrum der Galaxis und findet dort den Gott-Planeten Shakaree.

Heute wissen wir, dass sich im Zentrum der Milchstrasse ein supermassereiches Schwarzes Loch befindet. Aber wie so oft in der Geschichte der Wissenschaft war es ein langer Weg bis dahin. Die Vermutung gab es schon früher, beweisen konnte man es erst vor kurzem. In dieser Episode wollen wir uns daher der Entdeckung Schwarzer Löcher und besonders jenem in unserer Milchstrasse widmen.

Was ist ein Schwarzes Loch?

Wortwörtlich gesprochen ist der Begriff "Schwarzes Loch" etwas irreführend, denn es ist ja kein Loch in das man hineinfallen könnte. Denn per Definition ist ein Loch ja eine offene Stelle, in der etwas fehlt, wo keine Substanz ist - und ein Schwarzes Loch ist gerade das Gegenteil davon, denn es enthält sehr viel Masse. Genau wissen wir es allerdings nicht, weil wir nicht hineinschauen können.

Gemäß seiner Definition, ist ein Schwarzes Loch ein extrem kompaktes Objekt, dessen Masse auf ein sehr kleines Volumen konzentriert ist. Deswegen erzeugt es in seiner direkten Umgebung eine so starke Gravitation, dass selbst Licht diesen Bereich nicht mehr verlassen kann, weswegen es visuell als schwarzes und undurchsichtiges Objekt erscheint bzw. nicht zu sehen ist. Diese Grenze wird Ereignishorizont genannt und ist wie eine Einbahnstrasse: Nichts kann den Ereignishorizont von innen nach außen überschreiten.
Dieser Bereich kann mit dem Schwarzschild-Radius berechnet werden. Rein rechnerisch lässt sich dieser Radius für jeden Körper bzw. jede Masse leicht feststellen und sagt uns, ab welchen Radius ein Objekt (das auf ein Kugelvolumen zusammengedrückt wird) zu einem Schwarzen Loch wird. Er lässt sich mit dieser Formel berechnen:

Die unterschiedlichen Klassen von Schwarze Löcher

Je nachdem wie Schwarze Löcher entstehen kann man sie unterschiedlich klassifizieren:

• Stellare SL: Sie entstehen, wenn ein ausreichend großer Stern (mit mindestens mehr als 2,5 Sonnenmassen) am Ende seines Lebens keinen Brennstoff mehr hat und unter seiner eigenen Gravitation kollabiert. Unsere Sonne kann also kein SL werden; würde sie trotzdem eines werden, dann hätte sie einen Schwarzschildradius, also einen Ereignishorizont von nur 5 Kilometern Durchmesser.

• mittelgroße SL: Sie haben circa die 100.000fache Sonnenmasse, aber genau kann man es nicht sagen, weil man sie noch nicht eindeutig nachgewiesen hat. Eventuell gibt es sie in Kugelsternhaufen, wo sie durch Sternkollisionen entstehen können.

• primordiale SL: Auch diese SL hat man noch nicht nachgewiesen. Aber man vermutet seit den 1960er Jahren dass sich direkt nach dem Urknall in bestimmten Regionen des Raums so viel Masse zusammengeballt hat, dass SL entstehen können. Solche SL wären extrem klein, kleiner als Atome und hätten eine Masse die ungefähr der eines Berges entspricht.

• Supermassereiche SL: Diese gigantischen Objekte haben das Millionen- bis Milliardenfache der Sonnenmasse. Man findet sie in den Zentren von Galaxien und es wird immer noch erforscht, welche Rolle sie bei der Entwicklung von Galaxien spielen. Das supermassereiche SL im Zentrum unserer Galaxie heißt "Sagittarius A* (Sgr A*)" und ist knapp 27.000 Lichtjahre von der Sonne entfernt. Sein Schwarzschildradius ist so groß, dass es gerade in d