Im Zentrum unserer Milchstraßen-Galaxie befindet sich ein sogenanntes supermassereiches schwarzes Loch. Das wissen wir aus diversen Beobachtungen; zum Beispiel aus der Analyse der Sterne, die sich in der Nähe des Milchstraßenzentrums bewegen. Aus ihren Bahnen und der Geschwindigkeit mit der sie sich bewegen kann man berechnen, wie groß die Masse ist um die sich bewegen. Und aus der Größe der Sternbahnen weiß man, wie viel Raum diese Masse höchstens einnehmen kann. Aus Masse und Volumen folgt eine Dichte und die ist so enorm hoch, dass das einzige physikalisch bekannte Objekt mit diesen Eigenschaften nichts anderes ist, als ein schwarzes Loch. Das zentrale schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße heißt Sagittarius A* und ist 4 Millionen mal massereicher als unsere Sonne! Und auch die anderen Galaxien im Universum haben entsprechend große schwarze Löcher in ihren Zentren; teilweise mit noch sehr viel größeren Massen als Sagittarius A*.
Sagittarius A* im Röntgenlicht (Bild: NASA/CXC/MIT/F. Baganoff, R. Shcherbakov et al. )
Die Beobachtungen die die Existenz der supermassereichen schwarzen Löcher belegen, sind ziemlich einwandfrei (siehe zum Beispiel hier. Aber naturgemäß ist es schwer, ein schwarzes Loch direkt zu beobachten. Rein prinzipiell könnte es sich auch um etwas “anderes” halten; etwas, das uns so erscheint wie ein schwarzes Loch, aber kein schwarzes Loch ist.
Zum Beispiel ein Wurmloch! Diese Möglichkeit schlagen zumindest Zilong Li und Cosimo Bambi von der Fudan-Universität in Shanghai vor. Genau so wie schwarze Löcher sind Wurmlöcher eine mögliche Lösung der Einsteinschen Feldgleichungen aus der Allgemeinen Relativitätstheorie (siehe dazu hier und hier). Ein Wurmloch ist eine Verformung in der Raumzeit, bei der zwei eigentlich weit entfernte Bereiche über die “Abkürzung” des Wurmlochs verbunden sind.
In der Science-Fiction sind Wurmlöcher eine Standard-Zutat und tauchen immer gerne dann auf, wenn man mal eben das Problem mit der überlichtschnellen Raumfahrt lösen muss. In der Realität hat man bis jetzt allerdings keinerlei Hinweise auf die Existenz von Wurmlöchern gefunden. Ganz im Gegenteil; die aktuellen physikalischen Theorien deuten alle darauf hin, dass es so gut wie unmöglich ist, künstliche Wurmlöcher zu produzieren, die stabil genug wären, um tatsächlich mit einem Raumschiff durchfliegen zu können.
Aber Zilong und Bambi sprechen in ihrer Arbeit (“Distinguishing black holes and wormholes with orbiting hot spots”) auch nicht davon, Wurmlöcher zu basteln um von Stern zu Stern zu fliegen. Sie fragen sich, ob ein natürliches Wurmloch so erscheinen könnte wie ein schwarzes Loch und ob es möglich wäre, zwischen den beiden Locharten zu unterscheiden. Sie haben daher untersucht, wie sich sogenannte “Hot Spots” in der Nähe der Löcher verhalten.
Damit sind Gaswolken gemeint, die das Loch (welches auch immer) umkreisen und durch diese Bewegung aufgeheizt werden und leuchten. So etwas hat man beim schwarzen Loch im Zentrum unserer Milchstraße in der Vergangenheit schon beobachtet (siehe hier und hier):
Infrarotaufnahme von Material in der Nähe des zentralen schwarzen Lochs der Milchstraße (Bild: NASA/DLR/USRA/DSI/FORCAST Team/Lau et al. 2013)
Zilong und Bambi haben nun berechnet und am Computer simuliert, wie sich das Licht in unmittelbarer Nähe der Löcher bewegt. Die starken Gravitationskräfte beeinflussen ja auch die Ausbreitung des Lichts und damit das, was wir sehen können. Das Licht wird quasi “verschmiert” und wie stark das passiert, hängt von der Größe des Lochs ab. Die Größe dessen, was wir “schwarzes Loch” nennen, wird durch den Ereignishorizont definiert, also genau dem Abstand vom Zentrum des Lochs ab dem die Gravitationskraft so stark wird, das nichts mehr entkommen kann. Dieser Ereignishorizont ist keine physische Grenze; würde man sich im All befinden und den Horizont überschreiten, würde man nichts davon bemerken (erst wenn man wieder umdrehen und sich entfernen möchte, wird es kritisch…). Aber er definiert die “Größe” des schwarzen Lochs und ist um so größer, je massereicher das Loch ist.
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