Schwarzes Loch

Ein Schwarzes Loch ist ein Objekt, dessen Masse die Raumzeit so stark krümmt, dass Materie, Licht und damit auch jegliche Information auf einen bestimmten Bereich der Raumzeit beschränkt bleibt und diesen nicht mehr unmittelbar verlassen kann. Die Grenze dieses Bereiches wird Ereignishorizont genannt. Die Bezeichnung Schwarzes Loch wurde im Jahr 1967 durch John Archibald Wheeler etabliert. Zu jener Zeit galt die Existenz der erst theoretisch beschriebenen Schwarzen Löcher zwar als sehr wahrscheinlich, war aber noch nicht durch Beobachtungen bestätigt. Später wurden zahlreiche Beispiele für Auswirkungen Schwarzer Löcher beobachtet, z. B. ab 1992 die Untersuchungen des supermassereichen Schwarzen Lochs Sagittarius A* im Zentrum der Milchstraße im Infrarotbereich. 2016 wurde die Fusion zweier Schwarzer Löcher über die dabei erzeugten Gravitationswellen durch LIGO beobachtet und 2019 gelang eine radioteleskopische Aufnahme eines Bildes des supermassereichen Schwarzen Lochs M87* im Zentrum der Galaxie M87 mit dem Event Horizon Telescope. 2022 gelang die Abbildung des Schwarzen Lochs Sagittarius A* im Zentrum der Milchstraße ebenfalls mit dem Event Horizon Telescope.^[2] In der Ansicht eines Schwarzen Loches kann also von einem weit entfernten Beobachter im Zentrum ein dunkler bis schwarzer Bereich nachgewiesen werden. Dieser Bereich wird Schatten des Schwarzes Loches genannt und sollte nicht mit der mathematischen Fläche des Ereignishorizontes verwechselt werden. Die genaue Form des Schattens hängt aufgrund der Verzerrung der Lichtstrahlen im Bereich außerhalb des Ereignishorizontes auch leicht vom Ort des entfernten Beobachters ab. Die gekrümmte Raumzeit um den Ereignishorizont wirkt also als Gravitationslinse.

Es gibt unterschiedliche Klassen von Schwarzen Löchern mit ihren jeweiligen Entstehungsmechanismen. Stellare Schwarze Löcher entstehen, wenn in einem gealterten massereichen Stern der Strahlungsdruck von innen dem Gasdruck der äußeren Schichten nicht mehr standhalten kann und der Stern kollabiert. Supermassereiche Schwarze Löcher von millionen- bis milliardenfacher Sonnenmasse dagegen stehen im Zentrum von Galaxien und spielen eine wichtige Rolle in deren Entwicklung. Die Anzahl stellarer Schwarzer Löcher im beobachtbaren Universum wird auf 40 Trillionen geschätzt, wobei sie rund ein Prozent der gewöhnlichen Materie umfassen.

Eine direkte visuelle Beobachtung weit entfernter Schwarzer Löcher, so wie in den ersten Bildern, wird in der Praxis häufig durch interstellare Materie erschwert. Außerhalb des Ereignishorizonts kann sich ein inaktives Schwarzes Loch wie ein normaler Massekörper verhalten und von anderen Himmelskörpern auf stabilen Bahnen umrundet werden. Je nach physikalischer Beschaffenheit des Schwarzen Loches, die mit der Masse, der elektrischen Ladung und dem Drehimpuls zusammenhängt, ergeben sich verschiedene Details in der Struktur der Raumzeit eines Schwarzen Loches. Die Struktur der Raumzeit eines Schwarzen Loches wird durch die allgemeine Relativitätstheorie beschrieben.

1. ↑ Astronomers Capture First Image of a Black Hole. Event Horizon Telescope (EHT), abgerufen am 14. April 2019 (englisch). 
2. ↑ Astronomen enthüllen erstes Bild des Schwarzen Lochs im Herzen unserer Galaxie, Pressemitteilung European Southern Observatory, 12. Mai 2022.