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Blick in die Forschung: Kurzberichte: Messung der Rotationsgeschwindigkeit von Schwarzen Löchern

Röntgenstrahlen aus der unmittelbaren Umgebung von Schwarzen Löchern lassen sich nutzen, um fundamentale Erkenntnisse über diese Objekte zu erlangen, die ansonsten unseren Blicken vollkommen verborgen bleiben.
Umgebung eines Quasars

Obwohl Schwarze Löcher sehr exotische Objekte sind, lassen sie sich von einem theoretischen Standpunkt aus ex­trem einfach durch lediglich zwei Parameter charakterisieren. Man sagt deshalb auch, dass Schwarze Löcher keine Haare haben. Mit dieser bildlichen Beschreibung durch den US-amerikanischen Physiker John A. Wheeler (1911 – 2008) ist gemeint, dass Schwarze Löcher eine Masse und eine Rotationsgeschwindigkeit haben, oft auch Drehimpuls genannt, und sonst nichts weiter, obwohl sie doch makroskopische Objekte mit einem Durchmesser von bis zu mehreren Milliarden Kilometern sind. Von dieser Vorhersage der allgemeinen Re­la­ti­vi­täts­theo­rie wurden bis jetzt trotz intensiver Studien in den letzten Jahrzehnten keine Abweichungen gefunden.

Auf Grund der extremen Eigenschaften beeinflusst ein Schwarzes Loch seine Umgebung erheblich. Seine Größe ist durch den Schwarzschildradius definiert, der für ein nicht rotierendes Schwarzes Loch die­je­ni­ge Grenze beschreibt, ab der dem Ge­bil­de nichts mehr entkommen kann – nicht einmal Licht. Das Gebiet innerhalb des Schwarzschildradius ist von außen nicht einsehbar, weswegen die Trennfläche auch Ereignishorizont genannt wird ...

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Sterne und Weltraum – Raumzeit: Experimente zur Quantennatur

Die Relativitätstheorie Albert Einsteins ist das Meisterwerk zur Beschreibung der Schwerkraft. Seit Jahrzehnten steht aber die Frage im Raum, ob die Gravitation auf submikroskopischen Längenskalen modifiziert werden muss. Gibt es quantenhafte Austauschteilchen, die Gravitonen? In unserem Titelbeitrag stellen wir Überlegungen vor, wie man experimentell eine Quantennatur der Raumzeit testen könnte. Im zweiten Teil unseres Artikels zur Urknalltheorie beleuchten wir alternative Ansätze zur Dunklen Energie: das Local-Void- und das Timescape-Modell. Außerdem: Teil zwei unserer Praxistipps für die Astrofotografie mit dem Smartphone – Mond und Planeten im Fokus, die Ordnung im Chaos des Dreikörperproblems und woher stammen erdnahe Asteroiden?

Spektrum der Wissenschaft – Eine Theorie von allem: Lassen sich Quantenphysik und Schwerkraft vereinen?

Lassen sich Quantenphysik und Schwerkraft vereinen? In der aktuellen Ausgabe der PMT haben wir Beiträge für Sie zusammengestellt, in denen Forscherinnen und Forscher über die Ergebnisse ihrer Suche nach einer fundamentalen Theorie unserer Welt berichten. Entstanden ist eine erkenntnisreiche Sammlung an Beiträgen über die Quantennatur der Raumzeit, denkbaren Experimenten zum Nachweis von Gravitonen, Schwarzen Löchern, der Theorie der Quantengravitation, teleparalleler Gravitation und vielem mehr. Lesen Sie, welche Fortschritte es in den letzten Jahren gab, die Gesetze der Quantenwelt mit den geometrischen Konzepten von Raum und Zeit zu vereinigen, und welche Hürden dabei noch zu überwinden sind.

Sterne und Weltraum – Weltformel: Lässt sich die Quantenphysik mit der Schwerkraft vereinen?

Seit einem Jahrhundert versuchen Fachleute, die Quantenphysik mit der Schwerkraft zu vereinen. Die Geschichte ist durchzogen von vielen Durchbrüchen, Wendungen und Streitigkeiten. Wir geben Ihnen einen Überblick über die Entwicklungen der wichtigsten Ansätze. Weiter informieren wir Sie über den neuen interstellaren Besucher 3I/ATLAS, der im Juli 2025 auf seiner Durchreise durch unser Sonnensystem entdeckt wurde, und stellen ein prämiertes »Jugend forscht«-Projekt vor, bei dem Schüler mittels öffentlicher Daten und eigener Beobachtungen einen Exoplaneten nachweisen konnten. Darüber hinaus: Die erste Frau auf einem Astronomielehrstuhl und, weshalb es im Oriontrapez durch veränderliche Sterne zu seltenen Himmelsschauspielen kommt. Ein spannender Blick in Astronomie und Forschung.

  • Literaturhinweise

Dauser, T.: Relativistic Reflection: Review and Recent Developments in Modeling. In: Astronomische Nachrichten 337, 4/5, S. 362–367, 2016

Dauser, T. et al.: Irradiation of an Accretion Disc by a Jet: General Properties and Implications for Spin Measurements of Black Holes. In: ­Monthly ­Notices of the Royal Astronomical ­Society 430, S. 1694–1708, 2013

García, J. A. et al.: Reflection Spectroscopy of the Black Hole Binary XTE J1752-223 in its Long-stable Hard State. In: The Astrophysical Journal 864, 25, 2018

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