Der Rand eines Schwarzen Lochs

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Dieses aus optischen und Röntgendaten zusammengesetzte Bild zeigt einige der lichtschwächsten Galaxien, die je gesehen wurden; hinzu kommt das Röntgenleuchten (blau) von heißem Material in der Umgebung eines Schwarzen Lochs, das sich in derselben Region am Himmel befindet. NASA, Hubble Space Telescope und Chandra X-ray Observatory

 

Die Existenz Schwarzer Löcher gehört zu den verblüffendsten und seltsamsten Vorhersagen von Einsteins Gravitationstheorie. Ungeachtet der ursprünglichen Bedenken von Einstein über ihre Existenz ist man heute der Überzeugung, daß massereiche Schwarze Löcher in den Zentren der meisten Galaxien vorkommen; zudem sind sie das unvermeidliche Ende beim Untergang massereicher Sterne. Ein Schwarzes Loch besitzt eine punktförmige Abmessung, aber rätselhafter ist das Vorhandensein eines “Ereignishorizonts”: eine imaginäre Oberfläche, ein „Rand“ endlicher Größe um die punktförmige Abmessung herum, innerhalb dessen alles (außer Information), das diesen Rand überschreitet, auf immer für das restliche Universum verloren sein wird. Existenz und Natur der Ereignishorizonte sind viel weniger gut verstanden als Schwarze Löcher selbst. Einige vorgeschlagene, von der Gravitationstheorie Einsteins abweichende Schwerkrafttheorien unterscheiden sich zum Beispiel in ihren vorhergesagten Eigenschaften von Ereignishorizonten, während in einigen anderen Szenarien Ereignishorizonte nicht einmal existieren würden. Weil Schwarze Löcher scheinbar so verbreitet sind, wollen Astronomen diese seltsamen Oberflächen verstehen. Ihre Feststellungen könnten auch helfen, Einsteins Theorie weiterzuentwickeln oder ihr Probleme zu bereiten und würden Hinweise auf die grundlegende Natur der physikalischen Kräfte und Teilchen aufgrund der extremen Umgebung Schwarzer Löcher liefern.

Die Beobachtung eines Ereignishorizonts ist extrem schwierig, denn er ist vergleichsweise klein – unser eigenes Schwarzes Loch im galaktischen Zentrum besitzt einen Ereignishorizont, dessen Durchmesser auf weniger als 40 Astronomische Einheiten geschätzt wird – und lichtschwach, da Licht, das durch die Oberfläche des Ereignishorizonts tritt, eingefangen wird. Doch erzeugt die Akkretion von Material auf Scheiben oder andere Strukturen in der Nähe des Ereignishorizonts bei allen Wellenlängen Strahlung, von der viel aus dieser Region entkommt und gesehen werden kann; auf diese Weise kann die Umgebung untersucht werden.

Für unser galaktisches Zentrum haben jüngste Beobachtungen einer Astronomengruppe, unter anderem mit dem Submillimeter Array, einige wichtige Beschränkungen ergeben. Wie Avi Loeb und Ramesh Narayan vom CfA sowie Avery E. Broderick am Canadian Institute for Theoretical Astrophysics im Astrophysical Journal vom 20.08.2009 schreiben, haben sie dieses Ergebnis und andere neue Erkenntnisse genutzt, um die Auswirkungen auf jeden möglichen Ereignishorizont zu berechnen. Sie zeigen, unter Zuhilfenahme von ein paar vorsichtigen Annahmen, zum ersten Mal, daß es jetzt handfeste Beweise für eine der exotischsten und grundlegendsten Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie gibt: die Existenz eines Ereignishorizonts um das Schwarze Loch im galaktischen Zentrum und deshalb um Schwarze Löcher im Allgemeinen.

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