»Schwarze Löcher«: Ein schmackhafter Astrosnack
Schwarze Löcher sind definitiv das Thema schlechthin, mit dem man Laien für Astronomie interessieren kann. Und auch die Fachwelt kümmert sich intensiv um sie: Rund 14 Prozent aller astronomischen Fachpublikationen drehen sich in der einen oder anderen Form um Schwarze Löcher. Sie sind in der Tat »schwere Kost«, denn zu ihrem tieferen Verständnis benötigt man die allgemeine Relativitätstheorie – die aufgrund ihrer Komplexität nicht einmal zum Pflicht-Curriculum eines Physikstudiums gehört.
Aber auch ohne die komplizierte Mathematik kann man viel von dem verstehen, was Schwarze Löcher ausmacht; allem voran die Tatsache, dass es Objekte geben kann, die so schwer sind, dass ihnen nicht einmal Licht entkommen kann. Dieser Gedanke wurde bereits Ende des 18. Jahrhunderts – also lange bevor Albert Einstein (1879–1955) seine Theorie schuf – von zwei Forschern unabhängig voneinander niedergeschrieben. John Michell (1724–1793) und Simon Laplace (1749–1827) erkannten, dass ein Stern mit der Dichte der Sonne, aber ihrem 500-fachen Durchmesser, eine Fluchtgeschwindigkeit hätte, die größer wäre als die des Lichts. Eigentlich also nicht so schwer zu begreifen, und so besteht Hoffnung, dass vieles an Schwarzen Löchern vielleicht doch »leicht verdaulich« erklärt werden kann.
Die Autorin Victoria Grinberg ist Astrophysikerin und forscht an dem wohl bekanntesten stellaren Schwarzen Loch Cygnus X-1, das sich durch seine flackernde Röntgenakkretionsscheibe verrät und mit einem normalen Stern ein Doppelsternsystem bildet. Gerade einmal 110 Seiten und vier Kapitel umfasst Grinbergs schlankes Taschenbuch. Und seine Gliederung könnte einfacher und logischer nicht sein. Im ersten Kapitel erklärt Grinberg, was Schwarze Löcher sind. Das zweite Kapitel beschreibt, welche Schwarzen Löcher es gibt, und das dritte schließlich, wie man sie beobachten kann. Ein besonderes Highlight ist das vierte Kapitel: Hier stellt Grinberg eine Reihe von Fragen zusammen, die ihr häufig gestellt werden, wenn sie Vorträge hält. Die Chancen stehen nicht schlecht, dass dort genau auch die Frage beantwortet ist, die Sie schon immer einmal stellen wollten.
Die Erde in Murmelgröße
Im ersten Kapitel werden Schwarze Löcher – wie zu erwarten – über die Fluchtgeschwindigkeit eingeführt. Anders als die Vordenker früherer Zeiten, die dabei eher an gigantische Sterne dachten, komprimiert Grinberg ein Objekt immer weiter, bis es ein Schwarzes Loch ist. Bei der Erde wäre das der Fall, wenn sie Murmelgröße hätte. Weiter geht es mit dem Gummituchmodell für die Raumzeit, das anschaulich beschreibt, was hinter den einsteinschen Gleichungen steckt. Ebenso erklärt die Autorin die gravitative Lichtablenkung und die Rotverschiebung, rotierende Schwarze Löcher und die Hawking-Strahlung (nach Stephen Hawking, 1942–2018).
Das folgende, sehr kurze Kapitel erläutert die Typen von Schwarzen Löchern, so wie sie die Astrophysik kennt – zum Beispiel solche, die in Supernova-Explosionen entstehen und etwa so viel wiegen wie schwere Sterne. In den Zentren von Galaxien lauern dagegen Schwarze Löcher, die leicht eine Million bis eine Milliarde Mal schwerer sind. Ob es auch Schwarze Löcher im Zwischenbereich gibt, ist unklar; ebenso, ob sich direkt nach dem Urknall sogenannte primordiale Schwarze Löcher gebildet haben – zumindest sind die Astronomen auf der Suche nach diesen beiden Objektklassen.
Im dritten Kapitel widmet sich Grinberg den Beobachtungen Schwarzer Löcher. Das ist ein weites Feld. Es reicht von Röntgendoppelsternen oder auch stilleren Doppelsternen über die Schwerkraftmonster in den Zentren von Galaxien mit ihren manchmal Millionen Lichtjahre weit hinausschießenden Jets über das viel ruhigere Exemplar im Zentrum unserer Milchstraße bis hin zu den Gravitationswellen, die man seit 2015 regelmäßig von verschmelzenden Schwarzen Löchern auffängt. Den meisten Raum nimmt die Darstellung der Röntgendoppelsterne ein – ein Heimspiel für Grinberg. Die aktiven Galaxienkerne kommen dafür etwas zu kurz. Das ist schade, denn diese schweren Schwarzen Löcher spielen für die Entstehungsgeschichte von Galaxien eine zentrale Rolle, auch wenn diese noch nicht vollständig geklärt ist.
Interessanterweise hadert die Autorin mit dem Begriff »Schwarzes Loch« – denn es handelt sich hier ja um eine kompakte Materieansammlung, also eigentlich um das genaue Gegenteil dessen, was man als »Loch« bezeichnen würde. Aber wenn man weniger an Löcher in Socken, sondern mehr an einen tiefen Brunnen denkt, aus dem man nicht mehr herauskommt, erklärt sich der Begriff dann doch.
Meine Empfehlung: Gönnen Sie sich die zwei bis drei Stunden, die Sie benötigen, um das Büchlein zu lesen! Es ist schön geschrieben, und Sie lernen die Autorin bei der Lektüre beinahe persönlich kennen. Durch die große Breite an Themen, die Grinberg behandelt, ist der Text ziemlich kompakt – trotzdem bleibt er immer so luftig, dass Sie keine kognitiven »Verdauungsprobleme« haben werden.
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