Menschen, Tiere, Pflanzen und alles andere, was man auf der Erde findet, stehen fest auf der Oberfläche unseres Planeten. Seine Erdanziehungskraft sorgt dafür, dass wir nicht ins Weltall abdriften. Im Alltag entkommen wir der Schwerkraft unserer Erde nicht. Doch wenn eine Rakete schneller als 11,2 Kilometer pro Sekunde ist, ist das schneller als die sogenannte "Fluchtgeschwindigkeit" und sie überwindet die Erdanziehung.

Doch ein Schwarzes Loch lässt nichts entkommen

Es gibt aber auch Objekte im Weltraum, die alles festhalten, was sie einmal zu fassen bekommen: Schwarze Löcher.

Die Anziehungskraft eines Schwarzen Lochs ist so groß, dass die Geschwindigkeit einer Rakete höher als die Lichtgeschwindigkeit sein müsste, um ihm zu entkommen. Doch in unserem Weltall bewegt sich nichts schneller als Licht. Und das bedeutet: Keine noch so schnelle Rakete könnte je einem Schwarzen Loch entkommen.

Ein Schwarzes Loch verschlingt alles - sogar Licht

Künstlerische Darstellung: Ein Stern wird von einem Schwarzen Loch erst auseinandergerissen und dann verschluckt.

So ergeht es übrigens allem, was dem Loch zu nahe kommt. Ganze Sterne, Planeten, Gas- und Staubwolken werden von ihm aufgesogen, diesem Vielfraß des Weltraums. Und da auch das Licht nicht schneller unterwegs sein kann als mit Lichtgeschwindigkeit, ereilt es das gleiche Schicksal: Das Schwarze Loch lässt nichts entwischen. Und deshalb ist es im wahrsten Sinne des Wortes "schwarz".

Viel Masse auf kleinem Raum im Schwarzen Loch

Das hier ist nur eine Computersimulation: Wieder einmal verschluckt ein Schwarzes Loch einen Stern.

Um eine derartig hohe Anziehungskraft zu entwickeln, müssen Schwarze Löcher auf kleinstem Raum eine unglaubliche Masse vereinigen: Sie sind extrem dichte Gebilde. Unsere Sonne zum Beispiel könnte nur dann ein Schwarzes Loch werden, wenn man ihre 1,4 Millionen Kilometer Durchmesser auf etwa drei Kilometer zusammenpressen würde. Die Erde müsste man sogar zu einer Kugel von weniger als einem Zentimeter verdichten, um aus ihr ein Schwarzes Loch zu machen. Aber keine Sorge: Das können weder der Sonne noch der Erde passieren. Dafür ist ihre Masse nicht groß genug.

Wie ein Schwarzes Loch im Weltall entsteht

Der Stern Beteigeuze wird als Supernova explodieren - und könnte anschließend vielleicht eine Existenz als Schwarzes Loch fristen.

Schwarze Löcher entstehen im Weltraum zum Beispiel, wenn massereiche Sterne - also Sterne, die viel massereicher als die Sonne sind - am Ende ihrer Entwicklung angelangt sind. In einem strahlenden Stern wie unserer Sonne wirken zwei Kräfte: der Druck nach außen und der nach innen. Der Druck nach außen entsteht durch die andauernde Kernfusion. Dabei verschmelzen Wasserstoff-Atomkerne zu Helium-Kernen. So entsteht eine unglaublich große Energie, die Wärme und Licht erzeugt, und nach draußen abgestrahlt wird. Die Schwerkraft der Sonne hält diesem Druck nach außen entgegen. Es entsteht ein Gleichgewicht. Doch Sterne haben eine definierte Lebenszeit - und irgendwann geht ihnen der Treibstoff aus.

Wie ein Schwarzes Loch aussieht

Wie so ein Schwarzes Loch genau aussieht, das weiß niemand. Keiner wird dort je hinreisen und vom Erlebten berichten können. Theoretische Physiker versuchen darum, Schwarze Löcher zu berechnen. Schon Albert Einstein hat in seiner Relativitätstheorie vorhergesagt, dass es Schwarze Löcher geben muss. Im Jahr 1964 tauchte der Begriff "Schwarzes Loch" erstmals in einem Artikel der Wissenschaftsjournalistin Ann Ewing auf und setzte sich wenige Jahre später durch. Vorher wurden Schwarze Löcher als "Dunkle Sterne" bezeichnet, oder auch als "extrem dichte kollabierte Objekte".

Inzwischen wissen wir, dass es Schwarze Löcher in verschiedenen Größen gibt: von den stellaren Schwarzen Löchern bis hin zu riesigen Exemplaren, die inmitten von Galaxien lauern und die millionen- bis milliardenfach so massereich wie unsere Sonne sind.

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Ein Schwarzes Loch im Zentrum unserer Galaxis

In der Mitte der meisten Galaxien gibt es ein Schwarzes Loch - auch im Zentrum der Milchstraße. Allgemein gilt: je massereicher die Galaxie, desto massereicher das Schwarze Loch. "Unser" Schwarzes Loch, Sagittarius A*, entspricht etwa vier Millionen mal der Masse der Sonne. Doch es gibt noch schwerere Brocken: Bis zu 10 Milliarden Sonnenmassen hat man schon gemessen.

Schwarze Löcher sind unsichtbar

Das Schwarze Loch ist der kleine schwarze Punkt in der Mitte.

Die Grenze eines Schwarzen Lochs wird als Ereignishorizont bezeichnet: Hat Materie oder Licht diesen Ereignishorizont einmal überquert, ist es auf Nimmerwiedersehen im Schwarzen Loch verschwunden. Deshalb kann man Schwarze Löcher mit einem normalen Teleskop nicht sehen: Alles, was man beobachten könnte, wäre eine kugelförmige Region im All, aus der keinerlei Strahlung nach außen weicht.

Ein Schwarzes Loch macht sich aber indirekt bemerkbar: Denn oft wird es beispielsweise von einer Gas- und Staubscheibe umkreist. Diese Materie wird erhitzt und sendet Strahlung aus, bevor sie irgendwann in das Schwarze Loch stürzt. Supermassereiche Schwarze Löcher wie das Exemplar in unserer Milchstraße werden auch von ganzen Sternen umkreist, die in aller Seelenruhe ihre Bahnen um das Schwarze Loch drehen.

Forscher immer dichter an Schwarzem Loch

Sterne dicht bei Sagittarius A*

Für die Erforschung von Sagittarius A*, dem Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße, erhielt der deutsche Physiker Reinhard Genzel den Physiknobelpreis 2020, zusammen mit internationalen Kolleginnen und Kollegen.

Die Aufnahmen gelangen mit dem VLTI der Europäischen Südsternwarte in Chile und stellen die bislang detailliertesten Bilder vom Zentrum der Milchstraße dar. Sie sind im infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums entstanden. Einer der Sterne (S29) zog während der mehrmonatigen Beobachtung mit einer Geschwindigkeit von fast 9.000 Kilometern pro Sekunde mit einem Abstand von 13 Milliarden Kilometern an dem Schwarzen Loch vorüber - das ist nur etwa neunzigmal weiter als der Abstand der Erde zur Sonne.

Durch diese Sternbeobachtung konnten die Forscherinnen und Forscher die Masse von Sagittarius A* auf 4,3 Millionen Sonnenmassen berechnen. Sein Abstand zu uns beträgt 27.000 Lichtjahre.

M87: Das erste Bild eines Schwarzen Lochs

Im Mai 2019 wurde erstmals ein Bild eines Schwarzen Lochs veröffentlicht. Allerdings nicht im optischen Bereich von Licht, also dem normal sichtbaren Bereich. Radioteleskopen gelang eine Aufnahme, die zumindest den sogenannten Schatten des Schwarzen Lochs darstellt: das ist ein Bereich, etwa doppelt so groß wie der Ereignishorizont, bei dem das Licht dem Schwarzen Loch gerade noch so entkommen kann. Das Bild zeigt einen Ring aus Materie und in der Mitte - nichts. Genau wie sich die Forscherinnen und Forscher das theoretisch vorgesellt hatten.

Im Mai 2022 folgte dann das mit Spannung erwartete erste Bild von Sagittarius A*, dem Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße. Es schaut aus wie ein schwarzer Blobb umgeben von einem verschwommenen Ring - und damit fast genauso wie das erste Bild von einem Schwarzen Loch. Vielleicht mögt ihr enttäuscht sein, aber genau diese Tatsache entzückt Forscherinnen und Forscher: Denn Schwarze Löcher sollten alle ziemlich ähnlich aussehen. Somit hat das Bild ihre theoretischen Vorstellungen bestätigt.

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