Schwarze Löcher erklärt: Warum sie ganze Sterne verschlingen

Lust auf mehr "Galileo"?
➡ Schau dir jetzt auf Zappn die neueste Folge an

Gar nicht so einfach: Schwarzes Loch im Porträt

Ihr Name beschreibt bereits das entscheidende Problem für Astrophysiker:innen: Da sie schwarz ist, kann sie keiner sehen. Häufig lassen Schwarze Löcher nur über ihre Schwerkraft aufspüren. Erst 2017 gelang es, das 6,5 Milliarden Sonnenmasse schwere Schwarzes Loch im Zentrum der 55 Millionen Lichtjahre entfernte Galaxie Messier 87 zu fotografieren. Und auch nur deswegen, weil die Materie seiner Umgebung leuchtet.

Masse: So viel wiegt ein Schwarzes Loch

Schwarze Löcher: Das musst du wissen

1. Name: Den Begriff Schwarzes Loch hat nicht Einstein erfunden, sondern 1967 der US-amerikanische Physiker Archibald Wheeler. Das theoretische Modell hat der Astronom Karl Schwarzschild aber schon 1916 mithilfe von Einsteins Gleichungen gefunden.
2. Am weitesten entfernt: Das Schwarze Loch QSO J0313-1806 ist 13 Milliarden Jahre entfernt
3. Am nächsten gelegen: Das Schwarze Loch Gaia BH1 im Sternbild Schlangenträger ist etwa 1560 Lichtjahre entfernt.
4. Am größten: Das Schwarze Loch TON 618 im Sternbild der Jagdhunde hat womöglich die 40 Milliardenfache Masse der Sonne.
5. Am kleinsten: Das Schwarze Loch mit dem Namen XTE J1650-500 hat gerade einmal die 3,8-fache Masse der Sonne und misst 25 Kilometer im Durchmesser.
6. Am ältesten: Das Schwarze Loch in der Mitte der Galaxie CEERS 1019 soll 570 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden und damit etwa 13,3 Milliarden Jahre alt sein.
7. Anzahl: Eine Studie von 2022 kommt auf etwa 40 Trillionen (Zahl mit 19 Nullen) stellare Schwarzen Löcher. Dazu kommen Hunderte Milliarden Schwarze Löcher in der Mitte von Galaxien.
8. Rotation: Das sich am schnellsten drehende Schwarze Loch GRS 1915+105 dreht sich mehr als Tausend Mal in der Sekunde.
9. Temperatur: Schwarze Löcher haben keine Temperatur, sie sind zumindest von außen betrachtet minus 273,15 Grad Celsius kalt. Allerdings heizt sich ihre Umgebung auf mehrere Millionen Grad auf, weil dort allerlei Teilchen kollidieren, während sie ins Loch stürzen.

Schwarzen Lochs: Für seine Entstehung muss ein Stern sterben

Brennen große Sterne aus, explodieren sie in einer Supernova. Anschließend fallen ihre Reste auf einen punktförmigen Körper in sich zusammen: Ein stellares Schwarzes Loch ist geboren. Das passiert aber nur bei Sternen, die etwa dreimal schwerer sind als unsere Sonne (Kleinere Sterne enden als Rote oder Weiße Zwerge).

Ein zweiter Typ solcher ultradicht gepackter Himmelskörper ist ein superschweres Schwarzes Loch. Es entsteht, wenn mehrere Schwarze Löcher verschmelzen und so immer größer werden. Diese Löcher sitzen in der Mitte von Riesen-Galaxien und vereinigen teilweise viele Milliarden von Sonnenmassen auf sich. Irgendwann ist aber Schluss: Mehr als etwa 100 Milliarden Sonnenmassen schwer kann ein Schwarzes Loch nicht werden.

Simulation: Zwei Schwarze Löcher verschmelzen

Galaktische Vielfraße: Wie sicher ist die Erde vor einem Schwarzen Loch?

• Würde die Erde in die Nähe eines Schwarzes Loch geraten, würde sie wie auch alles andere hineinfallen - es wäre das Ende für uns alle. Glücklicherweise ist das sehr unwahrscheinlich.
• Die Erde müsste einem solchen galaktische Vielfraß schon sehr nahekommen, um von ihm erfasst zu werden.
• Würde sich anstelle der Sonne ein Schwarzes Loch in der Mitte des Sonnensystems befinden, würden wir rein Schwerkraft-technisch gar nichts davon merken.
• Dass unsere Sonne zu einem Schwarzen Loch wird, ist übrigens ausgeschlossen. Dafür besitzt sie lange nicht ausreichend Masse. Ihr Schicksal ist es, als Weißer Zwerg zu enden.
• Abgesehen davon: Das nächste bekannte Schwarze Loch ist mit mehr als 1500 Lichtjahren viel zu weit  entfernt, um uns in sich hineinzusaugen. 

Warum du für deine Freunde unendlich langsam in ein Schwarzes Loch fällst

Eins steht fest: Noch bevor du in ein Schwarzes Lochs fällst, wird es zerreißen - aber dafür sehr spektakulär.

Stell dir vor, Freunde von dir beobachten aus einem Raumschiff in der Ferne, wie du auf ein Schwarzes Loch zufliegst. Während du dich dem Loch immer schneller nährst, würden deine Freunde beobachten, dass du immer langsamer wirst - bis du fast erstarrst. Obwohl deine eigene Uhr wie immer weitertickt, vergeht deine Zeit in der Umgebung einer so riesigen Masse für sie nämlich immer langsamer. Zudem würdest du dich dabei aus Sicht deiner Freunde allmählich rot einfärben, denn die Gravitation verschiebt auch die Wellenlängen deines Bilds ins Rote.

Wie du schließlich an den so genannten Ereignishorizont gelangst, an dem sich die Zeit unendlich ausdehnt, bliebe deinen Freunden allerdings verborgen. Schon vorher würdest du bewegungslos im Schwarz verschwinden. Auch das Licht und damit auch das Bild von dir kann sie aus dem Schwarzen Loch nicht mehr erreichen. Du selbst aber würdest zu diesem Zeitpunkt "spaghettisiert": Die unendliche Krümmung der Raumzeit an der Grenze zum Schwarzen Loch würde dich vorneweg langgedehnt in sich hinein ziehen. Was dort dahinter mit deinen Atomen passiert? Niemand weiß, was hinter dem Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs passiert und welche Naturgesetze herrschen.

Auf der Suche nach dem kleinsten Schwarzen Loch

Die Gleichungen der Relativitätstheorie lässt auch die Existenz von superkleinen Schwarzen Löchern zu, mit nicht mehr Masse als nur 1000 Wasserstoffkernen. Zwar gibt es bisher keinen Beweis, dass es solche Mini-Monster wirklich gibt. Wissenschaftler:innen suchen sie aber trotzdem mit Teilchenbeschleunigern.

Für Expert:innen: Einstein und die Singularität

🤯 Kurioserweise ist nicht bewiesen, dass es sich bei den bisher entdeckten Objekten tatsächlich um Schwarze Löcher handelt. Sie nehmen lediglich an, dass es die massereichen und dunklen Objekte sind, die es laut Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie geben muss.

🌫️ Nach Einstein gehören Raum und Zeit zusammen und lassen sich wie eine Fläche beschreiben, die von schweren Massen wie Sternen quasi eingedellt wird. Das ist der Grund, warum häufig behauptet wird, der Raum sei krumm. In Wirklichkeit ist die Raumzeit verbogen.

🧲 Überschreitet ein Stern dabei eine bestimmte Masse-Grenze, wird die Krümmung der Delle, gesehen unendlich (Stichwort "Singularität") - ein Schwarzes Loch.

⚫ Das ist auch der Grund, warum Schwarze Löcher schwarz sind. Da auch das Licht der Krümmung folgt, kann es einer Delle (beziehungsweise einem "Loch") mit einer unendlichen Krümmung nicht mehr entkommen.

Häufige Fragen zum Thema "Schwarzes Loch"