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Astronomie+Physik

Allgemeine Relativitätstheorie besteht den Schwarze-Loch-Test

Amerikanische Astronomen haben bei der Untersuchung Schwarzer Löcher erstmals schlüssige Hinweise für die Richtigkeit zweier wichtiger Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie gefunden: das Vorhandensein des sogenannten Ereignishorizonts und den Energieverlust von Lichtstrahlen in der Umgebung Schwarzer Löcher. Darüber berichtet das britische Wissenschaftsblatt New Scientist.

Die Gravitationskraft eines Schwarzen Lochs ist so gewaltig, dass ihm unterhalb einer kritischen Entfernung nichts entrinnen kann: In diesem Bereich verlieren sowohl Elementarteilchen als auch Licht ihre gesamte Energie an das Gravitationsfeld ? daher können Schwarze Löcher nicht direkt beobachtet werden. Sie sind gewissermaßen unsichtbar. Diese Beobachtungsgrenze bezeichnet man als den Ereignishorizont.

Ein von Jeremy Heyl vom Harvard-Smithsonian Zentrum für Astrophysik angeführtes Astronomenteam hat nun die bisher überzeugendsten Hinweise auf das Vorhandensein dieses Ereignishorizonts gefunden. Die Schlussweise basiert auf Beobachtungen von Neutronensternen und ist daher indirekt: Wenn Materie auf diese extrem dichten, aus Neutronen bestehenden Sterne trifft, so kommt es gelegentlich zu gewaltigen Kernfusionen, die sich durch die Aussendung von Röntgenstrahlen bemerkbar machen. Heyl zeigt in seiner Arbeit nun, dass auch die massereicheren Schwarzen Löcher derartige Röntgenemissionen zeigen sollten ? falls sie eine „gewöhnliche“ Oberfläche und damit keinen Ereignishorizont aufweisen. Da derartige Röntgenblitze bisher niemals beobachtet wurden, müssen Schwarze Löcher ergo von einem Ereignishorizont umgeben sein.

Wenn Lichtstrahlen in die Nähe dieses Ereignishorizonts gelangen, so sollten sie daher auch Energie an das Schwarze Loch verlieren. Astronomen der Universität von Maryland um Jane Turner haben diesen Energieverlust nun erstmals in den Röntgenspektren der so genannten Akkretionsscheiben Schwarzer Löcher nachgewiesen. Dies sind mit den Saturnringen vergleichbare Materiescheiben, die im Laufe der Zeit Masse an das Schwarze Loch verlieren. Von den Scheiben ausgehende Lichtstrahlen verlieren aufgrund der Nähe zum Ereignishorizont Energie und werden daher „abgebremst“. Dies führt zu einer Ausschmierung der Spektrallinien der Atome der Akkretionsscheiben ? und genau diesen Effekt hat das Maryland-Team nun mit Hilfe der Chandra- und Newton-Röntgensatelliten nachgewiesen.

Die an den Studien beteiligten Astronomen hoffen, dass ihre Ergebnisse zu einem besseren Verständnis der Physik Schwarzer Löcher führen werden. Der Ereignishorizont ist schließlich der zuletzt beobachtbare Ort vor der unendlichen Schwärze der Schwarzen Löcher. Dass die Allgemeine Relativitätstheorie selbst in diesen extremen Bereichen des Universums ihre Gültigkeit beibehält, erstaunt Physiker immer wieder.

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Stefan Maier
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