Lexikon

Schwarzes Loch
Wird eine Masse derart komprimiert, dass an ihrer Oberfläche die Entweichgeschwindigkeit infolge der hohen Schwerebeschleunigung gleich der Lichtgeschwindigkeit wird, so kann nichts mehr dieses Objekt verlassen. Auch Licht oder jede andere elektromagnetische Strahlung bleibt gefangen. Das Objekt ist somit unsichtbar und wird deshalb als Schwarzes Loch (engl.: black hole) bezeichnet.

Brechen Sterne mit mehr als drei Sonnenmassen am Ende ihres Lebens zusammen, so können sie zu einem Schwarzen Loch kollabieren. In den Zentren großer Galaxien finden sich Schwarze Löcher, deren Massen etliche Millionen Sonnenmassen aufweisen. Zwar können Schwarze Löcher selbst keine Strahlung aussenden, sie können aber indirekt beobachtet werden, wenn Materie von einem Begleitstern bzw. von einer Akkretionsscheibe in das Schwarze Loch hineinstürzt und sich durch Reibungsprozesse vorher auf etliche Millionen Grad aufheizt. Solche Objekte strahlen intensiv im Röntgenbereich.

Die einfachste Form eines Schwarzen Lochs ist ein nicht-rotierendes Schwarzes Loch. Für jeden Körper gibt es einen bestimmten Radius, auf den man ihn komprimieren müsste, damit er zu einem Schwarzen Loch würde. Karl Schwarzschild (1873-1916) hat diesen Radius berechnet. Denn wird ein Körper komprimiert, so steigt seine Dichte und ab einer bestimmten Dichte wird die Schwerebeschleunigung so groß, dass die Entweichgeschwindigkeit gleich der Lichtgeschwindigkeit von knapp 300.000 Kilometern pro Sekunde wird. Da von einem Schwarzen Loch keine Information mehr nach außen gelangen kann, spricht man auch vom Kosmischen Zensor.

Würde die Sonne auf einen Durchmesser von sechs Kilometern komprimiert (Schwarzschildradius der Sonne = drei Kilometer), so würde sie zu einem Schwarzen Loch. Die Erde müsste man auf eine Kugel von 0,9 Zentimeter Radius zusammenquetschen, um sie zu einem Schwarzen Loch werden zu lassen.

Allgemein gilt: Der Schwarzschildradius R s eines nicht-rotierenden Körpers in Kilometern ergibt sich zu R s = 3 x M. M bedeutet hierbei die Masse in Einheiten der Sonne. Ein Stern mit zehn Sonnenmassen hat somit einen Schwarzschildradius von 30 Kilometern. Real existierende Schwarze Löcher rotieren jedoch, denn beim Gravitationskollaps eines massereichen Sterns zu einem Schwarzen Loch bleibt dessen Drehimpuls erhalten. Eine mathematisch exakte Beschreibung rotierender Schwarzer Löcher ist aber erheblich komplizierter als die ruhender. Es ergeben sich zum Teil fantastisch anmutende Szenarien: Theoretisch könnte man zum Beispiel durch ein rotierendes Schwarzes Loch in ein "Antigravitationsuniversum" vorstoßen - aber nichts und niemand könnte die Reise überstehen.

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