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“If there should really exist in nature any bodies, whose density is not less than that of the sun, and whose diameters are more than 500 times the diameter of the sun, since their light could not arrive at us; or if there should exist any other bodies of a somewhat smaller size, which are not naturally luminous; of the existence of bodies under either of these circumstances, we could have no information from sight; yet, if any other luminous bodies should happen to revolve about them we might still perhaps from the motions of these revolving bodies infer the existence of the central ones with some degree of probability, as this might afford a clue to some of the apparent irregularities of the revolving bodies, which would not be easily explicable on any other hypothesis; but as the consequences of such a supposition are very obvious, and the consideration of them somewhat beside my present purpose, I shall not prosecute them any further.”

Frei übersetzt sagt er damit so viel wie: Wenn es einen Stern gibt, der so dicht ist wie die Sonne aber 500 Mal größer, dann würde er das von ihm ausgesandte Licht so stark anziehen, dass es wieder auf den Stern “zurückfallen” würde. Der Sterne wäre damit unsichtbar (“We could have no information from sight”)! Ein Stern also, von dem kein Licht entkommen kann – genau das, was wir heute als “schwarzes Loch” bezeichnen.

Natürlich wissen wir mittlerweile, dass der Mechanismus den Michell sich vorgestellt hat, so nicht funktioniert. Nach Newton kam Einstein und auch der hatte seine großen Erkenntnisse. Eine davon lautet: Nichts bewegt sich schneller als Licht und Licht bewegt sich im Vakuum immer mit exakt der gleichen Geschwindigkeit! Ein Stern kann also mit seiner Schwerkraft das Licht nicht langsamer machen (obwohl sie andere Auswirkungen hat, aber dazu dann mehr in späteren Teilen dieser Serie). Und auch die Vorstellung von Licht als “Teilchen” ist heute dank der Erkenntnisse nicht mehr aktuell. Aber Michell hat in seiner Arbeit noch einen weiteren sehr klugen Gedanken gehabt. Er schreibt, dass man so einen dunklen Stern zwar nicht sehen könnte, aber wenn er zusammen mit einem normalen, leuchtenden Stern ein Doppelsternsystem bildet, dann würde dieser leuchtende Stern eine Möglichkeit bilden, das “schwarze Loch” zu entdecken. Denn die Gravitationskraft des unsichtbaren Objekts würde die Bahn des hellen Sterns beeinflussen und ihn zum Wackeln bringen.

Und damit hatte er vollkommen recht! Mit dieser Methode hat man in den Jahrzehnten und Jahrhunderten nach Michell tatsächlich viele nicht (leicht) sichtbare Begleiter heller Sterne entdeckt. Friedrich Bessel beobachtete im 19. Jahrhundert den Stern Sirius und maß, wie sich dessen Position am Himmel im Lauf der Zeit verändert. Dabei stellte er fest, dass Sirius wackelt, genau so als würde er von einem anderen Stern beeinflusst, den man aber nicht sehen kann. “Dass zahllose Sterne sichtbar sind, beweiset offenbar nichts gegen das Dasein zahlloser unsichtbarer”, sagte Bessel damals. Tatsächlich aber stellte sich 1862 heraus, dass
man den Begleiter von Sirius doch sehen konnte: Es war der erste weiße Zwerg, den man entdeckte. Später probierte man mit dieser Methode Planeten bei anderen Sternen zu finden und war damit nach langer Suche im 20. Jahrhundert endlich auch erfolgreich.

Künstlerische Darstellung des Doppelsternsystems Cygnus X1 mit Stern und schwarzem Loch (NASA, ESA, Martin Kornmesser (ESA/Hubble))

Künstlerische Darstellung des Doppelsternsystems Cygnus X1 mit Stern und schwarzem Loch (NASA, ESA, Martin Kornmesser (ESA/Hubble))

Und schließlich fand man mit genau der von Michell postulierten Methode auch echte schwarze Löcher. Cygnus X1 zum Beispiel, ein Doppelstern im Sternbild Schwan und etwa 6000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Ein großer blauer Riesenstern mit etwa der 40fachen Sonnenmasse kreist hier gemeinsam mit einem schwarzen Loch, das etwa 15 Mal so schwer wie die Sonne ist. Vermutet hatte man die Existenz dieses schwarzen Lochs schon länger, da von Cygnus X1 starke Röntgenstrahlung ausgeht. Aber erst 1971 konnte man das Wackeln des blauen Riesens genau genug vermessen, um sicher zu sein, dass da wirklich noch ein unsichtbarer Begleiter ist. Die beiden Objekte sind sich enorm nahe: Der Abstand zwischen Stern und schwarzen Loch ist in etwa so groß wie der Stern selbst! Ein großer und heißer Stern wie ein blauer Riese hat auch einen starken Sternwind bläst also jede Menge Material seiner Atmosphäre ins All hinaus. Dort wartet dann schon das schwarze Loch um all das wieder einzusammeln, was der blaue Riese verliert. Das Gas des Sterns wirbelt in einer Scheibe um das Loch herum und wird dabei stark aufgeheizt. So entsteht die starke Röntgenstrahlung, die die Astronomen erstmals auf die Existenz dieses Objekts aufmerksam gemacht hat.

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Kommentare (7)

  1. #1 phunc
    6. Mai 2015

    Beim letzten Artikel über Schwarze Löcher wollte ich schon nach Literatur fragen. Wie sehr geht Bartusiaks Buch denn auf den aktuellen Stand der Forschung ein? Welche anderen Bücher sind da außerdem noch zu empfehlen? Ich suche etwas, dass sich konkret mit Schwarzen Löchern befasst und eben möglichst aktuelle Erkenntnisse miteinbezieht – im Stil von Brian Greene oder anderen Autoren.

    Eine Alternative wäre natürlich Paper zu lesen, aber dafür reicht mein Fachwissen bisher nicht aus und es ist auch eher mühsam abends noch Publikationen zu lesen.

  2. #2 Thomas N.
    6. Mai 2015

    In der Überschrift steht Mitchell mit t, im Gegensatz zum restlichen Text. Florian, kannst du das falsche t entfernen?

  3. #3 Ridikuli
    6. Mai 2015

    Mich würde dieselbe Frage interessieren, die “phunc” schon stellte: gibt’s populärwissenschaftliche Bücher, die sich primär mit schwarzen Löchern beschäftigen und möglichst aktuelle Ergebnisse beinhalten, aber mindestens 38% unterhaltsamer und 57% leichter verständlich sind als Paper?

  4. #4 Paul
    6. Mai 2015

    @phunc, @Ridikuli:

    Ich fand

    Verbotenes Universum: Die Zeit der Schwarzen Löcher

    von Silke Britzen sehr lesenswert. Gibt’s als Kindle-Version für 9,99 €.

  5. #5 Artur57
    6. Mai 2015

    “Ein Stern kann also mit seiner Schwerkraft das Licht nicht langsamer machen”

    Na ja, eigentlich schon, und das wurde auch schon beobachtet:

    http://de.wikipedia.org/wiki/Shapiro-Verz%C3%B6gerung

    Es ist demnach ein Lichtstrahl in Sonnennähe etwas langsamer. Erste Begründung wäre die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit, denn die ART fordert: jeder Beobachter misst c. Die Uhr eines Beobachters in Sonnennähe geht nun etwas langsamer und damit auch er genau c misst, muss das Licht sich ebenso etwas langsamer bewegen. Theorie gerettet. Allerdings nur in diesem lokalen Inertialsystem, denn dieser Shapiro war ja in der Lage, eine Lichtgeschwindigkeit <c zu messen.

    Nicht einverstanden bin ich übrigens mit der Wikipedia-Meinung, dass es sich um einen Brechungseffekt handelt. Denn dieser ist frequenzabhängig, die Lichtbeugung und -verlangsamung im Vakuum sind es nicht.

  6. #6 Florian Freistetter
    6. Mai 2015

    @phunc, Ridikuli: Naja, das Buch ich das ich gerade lese und hier in den nächsten Tagen beschreibe, gehört sicher dazu. Aber gerade zu schwarzen Löchern gibts mehr populärwissenschaftliche Literatur als auf den meisten anderen Gebieten der Astronomie. Was richtig überzeugend gutes und verständliches hab ich aber noch nicht gelesen (mit dem Bartusiak-Buch hab ich ja gerade erst angefangen, da kann ich noch nicht viel sagen).

  7. #7 Florian Freistetter
    6. Mai 2015

    @Artur57: P.S. Und die Shapiro-Verzögerung hat nichts mit dem zu tun, was Michell geschrieben hat.