Wollt ihr mal ein schwarzes Loch sehen? Bitte schön:
Ok, ok – ja, das war jetzt ein wenig geschummelt. Per Definition ist ein schwarzes Loch unsichtbar. Es gibt kein Licht ab und deswegen kann man es nicht sehen. Aber die Umgebung eines schwarzen Lochs kann enorm hell werden. Das Objekt um das es hier geht – Cygnus X-1 – ist 6070 Lichtjahre entfernt, darum kann man von der Erde aus keine Details sehen. Aber so in etwa müsste es dort aussehen:
Bei Cygnus X-1 handelt es sich um einen Röntgendoppelstern. Das bedeutet, dass hier zwei Objekte einander umkreisen und dabei sehr viel Röntgenstrahlung erzeugen. Das weiß man schon seit den 1960er Jahren, als die ersten Röntgenteleskope ins All geschossen wurden. Röntgenstrahlung aus dem All erreicht nämlich den Erdboden nicht, sie wird durch die Atmosphäre blockiert. Aus den Messungen, die im Laufe der Zeit bei Cygnus X-1 angstellt hat, zeigte sich, dass eines der beiden Objekte extrem kompakt sein muss. Nur so waren die vielen kurzfristigen Variationen der Stärke der Röntgenstrahlung zu erklären. Ein kompaktes Objekt ist eines, bei dem sehr viel Masse auf sehr wenig Raum konzentriert ist. Das könnte ein Neutronenstern sein. Oder eben ein schwarzes Loch. Anfangs war man sich bei Cygnus X-1 nicht sicher. Berühmt ist die Wette, die Stephen Hawking 1974 mit seinem Kollegen Kip Thorne abgeschlossen hat. Hawking war der Meinung, Cygnus X-1 wäre kein schwarzes Loch, Thorne war dagegen (Einsatz war auf Hawkings Seite übrigens ein Jahresabo der Zeitschrift “Penthouse”). 1990 gestand Hawking seine Niederlage ein. Es hatten sich in der Zwischenzeit genügend weitere Hinweise angesammelt die deutlich machen, dass sich hier tatsächlich ein schwarzes Loch befindet.
Cygnus X-1 ist ein sogenanntes stellares schwarzes Loch. Das bedeutet, es ist aus dem Kollaps eines schweren Sterns entstanden, als diesem der Brennstoff ausging. Dieser Stern war früher Teil eines Doppelsternsystems und der zweite Partner ist immer noch da. Es handelt sich um einen blauen Riesenstern und beide umkreisen einander. Aber wie wir in der Illustration oben sehen können, fließt immer wieder Mal Material vom blauen Stern zum schwarzen Loch. Dort bildet es eine sogenannte Akkretionsscheibe. Das Gas bewegt sich mit enormer Geschwindigkeit um das schwarze Loch, bevor es schließlich hinter dem Ereignishorizont verschwindet (was man 2001 sogar messen konnte). Ein Teil des Gases wird aber vorher davon geschleudert – mit ebenso enormer Geschwindigkeit. Dieses ganze heiße und schnelle Gas erzeugt jede Menge Röntgenstrahlung und die kann man beobachten. Das war es, was man auf dem ersten Bild (aufgenommen vom Weltraumteleskop Chandra) gesehen hat: Die Röntgenstrahlung der Akkretionsscheibe um das schwarze Loch von Cygnus X-1.
Coole Sache! Mit den neuen Daten weiß man nun auch über die Parameter des schwarzen Loches viel besser Bescheid als vorher. Ein schwarzes Loch hat ja nur noch drei Eigenschaften, die es vollständig beschreiben: Seine Masse, seine Rotationsgeschwindigkeit und seine elektrische Ladung. Die Ladung ist gleich Null, und Masse bzw. Rotation konnten jetzt extrem genau bestimmt werden – zumindest wenn man bedenkt, dass man es hier mit einem über 6000 Lichtjahre weit entfernten sehr kleinen (in etwa so groß wie ein großer Asteroid) Objekt zu tun hat. Wir wissen jetzt, dass Cygnus X-1 14,8 Mal schwerer ist als die Sonne und sich 800 Mal pro Sekunde um seine Achse dreht! Und auch wenn sich keine weiteren Parameter eines schwarzen Loches mehr bestimmen lassen, werden Wissenschaftler dieses faszinierende Objekt sicherlich weiter beobachten. Auch bei schwarzen Löchern gibt es jede Menge zu sehen!
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