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Astronomie+Physik

Sturz in den Schlund

Eine völlig andere Welt. Sie sprengen wie kaum etwas anderes unser Vorstellungsvermögen. Doch trotz ihrer bizarren Eigenschaften sind Schwarze Löcher für den Physiker die einfachste Sache der Welt: Mit nur drei physikalischen Kenngrößen lassen sie sich vollständig beschreiben – Masse, Ladung und Drehimpuls. Sie sind zugleich die gewichtigste Sache der Welt: Ihre Dichte ist so groß, daß nicht einmal Licht ihrem Schwerefeld zu entrinnen vermag.

Wie Albert Einstein mit seiner Allgemeinen Relativitätstheorie vorausgesagt hat, krümmt Masse den Raum. Dadurch wird der geradlinige Weg von Lichtstrahlen zu einer Massekonzentration hin gebogen. Diesen Effekt hat man im Jahr 1919 erstmals bei einer totalen Sonnenfinsternis beobachtet – ein historisches Ereignis für die moderne Physik und zugleich eine Meisterleistung in der Kunst des genauen Messens: Die Sterne werden weniger als ein tausendstel Grad abgelenkt. Wenn Lichtstrahlen an Schwarzen Löchern vorbeikommen, werden sie von den schwergewichtigen dunklen Gesellen erst recht auf die schiefe Bahn gebracht. Durch diesen Graviationslinseneffekt erscheint die Position von benachbarten Hintergrundsternen systematisch verschoben: Ferne Galaxien wirken unförmig verzerrt und heller, als sie wirklich sind. Mitunter spaltet sich ihr Licht regelrecht auf, so daß ein Beobachter mehrere Bilder desselben Hintergrundobjekts sieht oder sogar einen Ring.

Bei einem bestimmten Abstand können an einem Schwarzen Loch vorbeizielende Lichtstrahlen auf eine Kreisbahn um den kosmischen Finsterling gelangen oder in ihn hineinspiralisieren und sind dann auf ewig für den Rest der Welt verschwunden. Außerdem haben Computersimulationen gezeigt, daß man das Leuchten einer erhitzten Gas- und Staubscheibe um ein rotierendes Schwarzes Loch sieht, das hinter dem Schwerkraft-Ungetüm ausgestrahlt wird. Der Raum ist hier so stark gekrümmt, daß man buchstäblich um die Ecke blicken kann.

Für den Astronauten der sich wagemutig auf eine Reise in ein Schwarzes Loch begeben würde, verliefe dieser „Höllentrip“ etwa so: Von der Verlangsamung seiner eigenen Zeit – im Vergleich zu besiepielsweise der auf der Erde -bemerkt er nichts. Statt dessen beginnen die Uhren der Zurückgebliebenen für ihn zu rasen. Die Umgebung gewinnt eine eigentümlich verzerrte Gestalt, die Farben schillern und die Gravitation des Schwarzen Lochs zieht immer heftiger an seinem Raumschiff. Bei einem Schwarzen Loch, das nur ein paarmal so schwer wie unsere Sonne ist, werden die Gezeitenkräfte so stark, daß der Astronaut mitsamt seinem Schiff wie Spaghetti langgezogen und wenig später zerrissen wird.

Bei großen Schwarzen Löchern, wie sie in den Zentren der Galaxien sitzen, ist die Dichte am Ereignishorizont noch so gering, daß der wagemutige Raumfahrer unbeschadet diesen „Ort ohne Wiederkehr“ überqueren kann. Alles Licht des Universums schrumpft zuletzt zu einer kleinen, glitzernden Scheibe über ihm zusammen. Einige Minuten lang vermag der Raumfahrer noch das Innere des kosmischen Finsterlings zu erkunden. Für die Außenwelt wären die Entdeckungen des Todeskandidaten allerdings ohne Wert, denn seine Funksignale können das Schwerefeld des Schwarzen Lochs niemals mehr verlassen.

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Was mit der Materie im Innern eines Schwarzen Lochs geschieht, wird freilich auch der tollkühne Astronaut nicht mehr erfahren: Selbst seine eigenen Atome überstehen den Sturz in das Zentrum nicht. Werden ihre Trümmer endgültig vernichtet oder kommen sie irgendwo anders wieder zum Vorschein, vielleicht sogar in einem fremden Universum? Eine ähnliche Schwierigkeit entsteht bei der Frage, was mit der Information geschieht, die in der einstürzenden Materie steckt. Möglicherweise werden im Schwarzen Loch nämlich fundamentale Erhaltungssätze der Physik verletzt. Alle Antworten auf solche Probleme sind bisher pure Spekulation.

===Rüdiger Vaas
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