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SCHWARZE LÖCHER
Wirklich Löcher in der Raumzeit
von Stefan Deiters
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1. April 2003

Was sind eigentlich Schwarze Löcher? Theoretisch war den Astronomen das schon längst klar: Objekte die keine Oberfläche, sondern nur einen Ereignishorizont haben. Nur beweisen konnte das bislang niemand. Doch nun glauben zwei englische Astronomen eindeutige Belege dafür zu haben, dass Schwarze Löcher wirklich Löcher in der Raumzeit sind.

Cygnus X-1

Künstlerische Darstellung des Schwarzen Lochs Cygnus X-1. Bild: ESA, Martin Kornmesser, ESA/ECF
Schwarze Löcher sind wirklich Löcher, also Objekte ohne Oberfläche - davon sind zumindest Dr. Christine Done und Dr. Marek Gierlinski von der Universität im englischen Durham überzeugt. Die Arbeit der beiden Forscher wurde jetzt zur Veröffentlichung in der renommierten Fachzeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society angenommen. Schwarze Löcher, so die gängige Lehrmeinung, besitzen keine Oberfläche, sondern nur einen so genannten Ereignishorizont. Doch durch ihre Natur entziehen sich Schwarze Löcher jeder Beobachtung, so dass ein direktes Überprüfen der Theorien bislang unmöglich schein. Die beiden Forscher glauben jedoch, nun genug direkte Beweise für die Existenz solcher Löcher in der Raumzeit gesammelt zu haben.

Um quasi die Fingerabdrücke der Ereignishorizonte der Schwarzen Löcher zu finden, verglichen sie Done und Gierlinski mit Neutronensternen, also anderen Objekten, die eine extreme Dichte aufweisen, aber etwas zu wenig Masse besitzen, um zu einem Schwarzen Loch zu werden. Materie, die von einem dieser Objekte angezogen wird, spiralt auf das Objekte zu, kann dabei bis auf die Hälfte der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden und sendet intensive Röntgenstrahlung aus. Der wichtige Unterschied zwischen Neutronensternen und Schwarzen Löchern ist aber das jeweilige Ende der Materie: Im Falle eines Schwarzen Loches sollte die Materie einfach in dem Loch verschwinden inklusive der gesamten noch in ihr enthaltenen Energie. Bei einem Neutronenstern trifft die Materie auf die Oberfläche auf und setzt so die verbliebene Energie frei. Daher sollten die Aussendungen im Röntgenstrahlenbereich von Schwarzen Löchern und Neutronensternen unterschiedlich aussehen.

"Diese Idee ist recht einfach in der Theorie", erläutert Done, "und war auch schon lange Zeit bekannt, doch war es bislang sehr schwierig sie zu überprüfen. Das liegt vor allem daran, das Röntgenstrahlung von einem einzelnen Objekt schon erhebliche Schwankungen haben und nicht sehr gut vorhergesagt werden kann." Da hilft nur eine möglichst große Datenmenge, die nunmehr dank des seit sechs Jahren arbeiteten Rossi X-Ray Timing Explorers vorliegt. Die Daten des NASA-Röntgensatelliten, eine Unzahl von Röntgenspektren, werteten die Forscher gründlich aus und konnten damit die Helligkeitsänderungen im Röntgenbereich von unterschiedlichen Objekten vergleichen: "Was wir sahen ist, dass sich Schwarze Löcher und Neutronensterne unterschiedlich verhalten, wenn Materie auf sie niedergeht", so Done. "Die einzige uns bekannte Möglichkeit, dieses unterschiedliche Verhalten zu erklären, ist, dass Neutronensterne eben eine Oberfläche habe und Schwarze Löcher nicht."

Links im WWW
Rossi X-Ray Timing Expolorer, Missionswebseite
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