Schwarze Löcher gehören zu den faszinierendsten Objekten im Universum. Lange Zeit galten sie nur als mathematische Kuriosität; heute wissen wir, dass sie überall im Kosmos zu finden sind und großen Einfluss auf seine Entwicklung haben. Über schwarze Löcher gibt es viel zu erzählen und über sie existieren viele falsche Vorstellungen. Ich wollte schon seit längerer Zeit eine ausführliche Serie über schwarze Löcher schreiben. Und da Marcia Bartusiak kürzlich ein tolles Buch* zu diesem Thema veröffentlicht hat, nehme ich das als Anlass, um diese Serie endlich zu schreiben. Alle Teile der Serie findet ihr hier.
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Im 18. Jahrhundert kam John Michell und dachte sich schwarze Löcher aus. Die Physik dahinter war aber zweifelhaft und deswegen musste im 20. Jahrhundert Karl Schwarzschild nochmal neu erklären, dass es sowas wie “schwarze Löcher” geben kann. Allerdings nur theoretisch – dass es auch im wirklichen Universum Himmelskörper geben kann, die all ihr Licht “festhalten” konnte sich damals niemand vorstellen. Und es wollte auch niemand. Schwarze Löcher mögen vielleicht ein mathematisches Resultat aus Einsteins Relativitätstheorie sein, aber in der Natur könne so ein absurdes Objekt doch niemals entstehen!
Aber dann kam ein junger indischer Student und brachte die Astronomie gehörig durcheinander… Obwohl, eigentlich beginnt die Geschichte ja schon ein bisschen früher mit dem deutschen Astronom Friedrich Wilhelm Bessel. Der beobachtete, wie die Sterne im Laufe der Zeit ihre Position veränderten. Besonders der hellste Stern am Nachthimmel – Sirius – war Ziel seiner Beobachtungen und als er die im Jahr 1844 zusammenfasste, stellte er fest: Dieser Stern bewegt sich nicht einfach nur über den Himmel, er schlingert! Er bewegte sich genau so, als würde er durch die Gravitationskraft eines zweiten Sterns beeinflusst, der sich mit ihm gemeinsam durchs All bewegt. Nur war von diesem zweiten Stern nichts zu sehen.
Zumindest bis zum 31. Januar 1862. Denn da entdeckten die beiden Teleskopbauer Alvan Clark und sein Sohn Alvan Graham Clark einen kleinen, schwach leuchtenden Stern genau da, wo ein Begleiter von Sirius sein sollte. Spätere Beobachtungen zeigten, dass es sich um einen sehr seltsamen Himmelskörper handeln musste. Dieser Begleiter war heiß und leuchtete weiß. Und das sollten nach damaligen Stand des Wissens über Sterne eigentlich nur große Himmelskörper tun. Je kleiner ein Stern, desto kühler und rötlicher sollte sein Licht sein. Sirius B, wie der Begleiter genannt wurde, war aber zweifelsfrei
weiß und heiß. Aber dann musste er auch enorm klein sein, denn nur so konnte er am Himmel so schwach leuchtend erscheinen. Es war ein “weißer Zwerg”, kaum größer als die Erde!
Die Sterns Sirius A und Sirius B. Sirius B ist ein weißer Zwerg – er ist als kleiner heller Punkt links unten zu sehen (Bild: NASA, ESA, H. Bond (STScI), and M. Barstow (University of Leicester )
Seine Gravitationskraft reichte aber auch aus, um den Sirius merkbar zu stören. Er musste also nicht nur sehr klein sein, sondern auch sehr massereich sein; mindestens so schwer wie die Sonne selbst! Viel Masse auf wenig Raum – zu wenig Raum für die meisten Astronomen der damaligen Zeit. Der berühmte britische Astrom Arthur Eddington meinte damals (frei übersetzt): “Der Begleiter von Sirius schickte uns eine Botschaft: ‘Mein Material ist 3000 mal dichter als alles, was ihr bis jetzt gesehen habt: Eine Tonne von mir würde in eine Streichholzschachtel passen.’ Was antwortet man darauf? Die meisten von uns entschieden sich für: ‘Halt den Mund! Red keinen Unsinn!'”
Aber in den 1920er Jahren begann man dann immerhin ein wenig besser zu verstehen, wie Atome funktionieren und die Physiker entwickelten ihre Quantenmechanik. Die lieferte auch eine erste Lösung, wie so ein weißer Zwerg funktionieren könnte. Die Materie wird dort so enorm komprimiert, dass die Atomkerne aneinander gepresst werden und all der freie Raum, der normalerweise zwischen Kern und der Elektronenhülle eines Atoms existiert, verschwindet. Die Elektronen können sich nun quasi frei durch die gesamte Materie des weißen Zwergs bewegen und dabei einen Druck aufbauen, der den weißen Zwerg stabil hält.
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