• vom 25.04.2008, 14:14 Uhr

Kompendium

Update: 25.04.2008, 14:42 Uhr

Astronomie

Monster der Galaxie








Von Christian Pinter

  • Tunnel in ein fremdes Universum oder Motor des Urknalls? Die Schwarzen Löcher geben den Forschern nach wie vor Rätsel auf
  • Sterne, die mit mehr als 30 Sonnenmassen geboren werden, brennen heiß und blasen den Großteil ihres Gasvorrats ins All. Dabei verzehren sie sich rasch und sterben jung.

Ein 5000 Lichtjahre weiter Materiejet verrät das dunkle Monster in der Galaxie. Foto: NASA-SScI-AURA

Ein 5000 Lichtjahre weiter Materiejet verrät das dunkle Monster in der Galaxie. Foto: NASA-SScI-AURA

Ein 5000 Lichtjahre weiter Materiejet verrät das dunkle Monster in der Galaxie. Foto: NASA-SScI-AURA

Ein 5000 Lichtjahre weiter Materiejet verrät das dunkle Monster in der Galaxie. Foto: NASA-SScI-AURA Ein 5000 Lichtjahre weiter Materiejet verrät das dunkle Monster in der Galaxie. Foto: NASA-SScI-AURA

Ist das nukleare Feuer in ihrem Innersten erloschen, wiegt der ausgebrannte Sternenkern aber immer noch mehrere Sonnen auf: er bricht unter dem eigenen Gewicht zusammen. Die Natur kennt keine Kraft, um einen solchen Kollaps zu stoppen. Während der Sternenrest schrumpft, schnellt die Schwerkraft an seiner Oberfläche ins Unermessliche hoch. Eine Rakete müsste bald 25.000 Mal schneller fliegen als der Space Shuttle, um dieser Kraft zu entkommen. Schließlich verliert sogar das so geschwinde Licht den Kampf gegen die Anziehungskraft.


Im Alltag genügt Isaac Newtons Gravitationstheorie. Kommen jedoch kosmische Massen ins Spiel, hilft nur Albert Einstein weiter. Newtons Apfel fällt zu Boden, weil ihn die Erde anzieht. Einsteins Erde krümmt hingegen die Raumzeit - bildlich gesprochen - wie eine Kugel, die auf ein gespanntes Netz drückt: Ihre Masse sorgt für eine Art "Delle" im Netz der Raumzeit, in die der Apfel "rollt". Der Krümmungsradius der Delle hängt von der Größe der Masse und der Entfernung zu dieser ab. Konzentriert man eine riesige Masse auf engstem Raum, wird die Krümmung der Raumzeit dort unendlich groß - und schneidet sich gewissermaßen vom restlichen Universum ab. Der kollabierende Riesenstern verschwindet, salopp gesagt, im Jenseits. Folgt man der Allgemeinen Relativitätstheorie, muss er sich in einem unendlich kleinen Punkt unendlich hoher Dichte befinden, der sogenannten "Singularität". Die Quantenmechanik räumt ihm wenigstens ein winziges Volumen ein.



Schwarzschild-Radius
Ein Betrachter in sicherer Entfernung könnte die Singularität nicht erkennen. Für ihn "friert" der Kollaps scheinbar ein, wenn der Stern einen bestimmten Radius unterschreitet. Der Deutsche Karl Schwarzschild, einst Assistent an der Wiener Kuffner-Sternwarte, leitete diesen Halbmesser 1916 aus Einsteins Relativitätstheorie ab. Bei einem Sternenrest von 4,5 Sonnenmassen betrüge der Schwarzschild-Radius etwa die Entfernung von Stammersdorf in die Wiener Innenstadt. Im einfachsten Fall - einer elektrisch neutralen und nicht rotierenden Sternleiche - ist dieser Radius mit dem sogenannten "Ereignishorizont" identisch. Ein Objekt, das diese immaterielle Grenzfläche passiert, findet kein Zurück mehr. Selbst Licht bleibt gefangen. Der Betrachter würde deshalb bloß eine dunkle, rundliche Scheibe vor dem Sternenhintergrund wahrnehmen. Der jüngst verstorbene US-Physiker John Wheeler prägte dafür 1967 die griffige Bezeichnung "Schwarzes Loch".

Schon nahe dem Ereignishorizont wird unsere Vorstellungskraft ordentlich strapaziert. Ein darauf zustürzendes Ding würde auf unglaubliche Weise beschleunigt, käme aus unserer Perspektive jedoch zum Stillstand. Überschreitet man gedanklich den Ereignishorizont, steht die Physik Kopf. In der Singularität werden ihre Gesetze ungültig. Kein Wunder, dass Schwarze Löcher faszinieren. Vom Urknall abgesehen, gibt es wenig, das den menschlichen Geist mehr schwindeln lässt.

Im Umfeld der Schwarzen Löcher herrscht Aufruhr. Materie, etwa Raubgut aus der Gashülle eines Begleitsterns, wird in den Strudel der Ereignisse gezogen. Sie fällt aber nicht direkt ins Loch, sondern schwenkt zunächst in eine Umlaufbahn um den Ereignishorizont ein. So bildet sich die unvorstellbar rasch rotierende, sehr weite Akkretionsscheibe aus (lateinisch: accretio, Zunahme). In ihr sorgt Reibung zwischen den Gasteilchen für Temperaturen von vielen Millionen Grad: Röntgenstrahlung entsteht. 1970 stieg der Satellit Uhuru (Suaheli: "Freiheit") nahe der Küste Kenias auf und erspähte erstmals solche Röntgenquellen: zum Beispiel den engen Doppelstern Cygnus X-1 im Schwan. Offenbar wirbelt hier ein Riesenstern alle 5,6 Tage um ein Schwarzes Loch herum. Mittlerweile kennt man Zigtausende ähnlicher Kandidaten.



Galaktische Monster
Ein hieb- und stichfester Beweis für die tatsächliche Existenz Schwarzer Löcher steht allerdings aus. Die Schattenrisse selbst sind viel zu winzig, um aus tausenden Lichtjahren Abstand wahrgenommen zu werden. Im besten Fall erreichen sie wohl flächenmäßig die Größe Österreichs. Beim kleinsten, erst jüngst entdeckten Schwarzen Loch - es wiegt gut 1,3 Millionen Erden auf! - dürfte die Silhouette nach Karl Schwarzschild nur 24 Kilometer klein sein. Doch Halt - bisher ging es ja bloß um stellare Löcher, also um die relativ "bescheidenen" Überbleibsel von Einzelsternen. In den Zentren vieler Galaxien hocken aber offenbar wesentlich üppigere, Supermassereiche Schwarze Löcher - jedes so schwer wie Millionen Sonnen. Vor kurzem erst wurde ein neuer Rekordhalter mit 18 Milliarden (!) Sonnenmassen präsentiert. Dieses Riesenloch besitzt eine dichte Akkretionsscheibe, die alle paar Jahre von einem zweiten Loch mit 100 Millionen Sonnenmassen durchpflügt wird. In den Lichtjahre weiten Akkretionsscheiben solcher Goliaths wird unglaublich viel Materie in Energie umgewandelt; mit einer Effizienz, die 20 Mal höher ist als die einer Kernfusion. Manche Scheiben strahlen heller als ihre ganze Heimatgalaxie.

Einfallendes Gas wird ionisiert. Starke Magnetfelder bündeln und beschleunigen dieses Plasma, jagen es mit nahezu Lichtgeschwindigkeit in den intergalaktischen Raum hinaus. Manchmal trifft ein solcher Materiejet sogar eine andere Milchstraße. Auch im Kern unserer eigenen Galaxis thront, 26.000 Lichtjahre entfernt, ein Monster mit knapp vier Millionen Sonnenmassen und einem Durchmesser von etwa 20 Millionen Kilometern. Sein Appetit scheint tausendmal geringer zu sein als der seiner gefräßigsten Kollegen. Tatsächlich aber ist es derzeit bloß vom weiteren Materiezustrom abgeschnitten und deshalb auf Diät gesetzt.

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Copyright © Wiener Zeitung Online 2018
Dokument erstellt am 2008-04-25 14:14:49
Letzte Änderung am 2008-04-25 14:42:00



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