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Ein schwarzes Loch (SL) ist ein kompaktes Objekt, dessen Entweichgeschwindigkeit formal die Licht­geschwindig­keit übersteigt. Die Schwerewirkung verhindert dann sogar das Entweichen von Licht. Deshalb der Name. Die Sonne würde zu einem schwarzen Loch, schrumpfte ihr Radius von derzeit 700000 km auf unter drei Kilometer. Ihre Dichte überträfe dann die von Kernmaterie um das 60-fache. Da es auf die Kompaktheit ankommt, das Verhältnis aus Masse und Radius, muss ein schwarzes Loch nicht unbedingt etwas mit extrem hoher Dichte zu tun haben. Bei Massen von 100 Millionen Sonnenmassen, man spricht dann von supermassereichen SL, wie sie in Galaxienkernen vorkommen, ergäbe sich als kritische Dichte lediglich die von Wasser.

Dass es etwas wie SL geben könne, schwante einem englischen Geistlichen, Rev. John Michell, bereits 1783. Eine korrekte Beschreibung ist allerdings erst im Rahmen der Einsteinschen Gravitationstheorie (1916) möglich, der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART). Der kritische Radius, Gravitations- oder Schwarzschild-Radius genannt, errechnet sich nach der Newtonschen Formel für die Entweichgeschwindigkeit, wenn diese gleich der Lichtgeschwindigkeit gesetzt wird. (Dass die Newtonsche Physik bereits den richtigen Ausdruck für den Gravitationsradius liefert, ist kein Zufall: Newtons Theorie ist als Grenzfall in der ART enthalten.) Die mit dem Gravitationsradius verbundene gedachte Sphäre heißt Ereignishorizont. Sie trennt die Innenwelt eines SL von der Außenwelt ab.

SL haftet etwas Abstraktes an. Alles, was man über ein SL wissen kann, sind drei Zahlenwerte: Masse, Drehimpuls und elektrische Ladung. Mehr lässt sich nicht in Erfahrung bringen — es sei denn, man ließe sich in ein SL hineinfallen. Über seine Erlebnisse zu berichten, ist schlechterdings unmöglich. Keine Information kann aus dem Gebiet innerhalb des Ereignishorizonts nach draußen dringen. Schlimmer noch, wegen der Zeitdehnung in der Nähe starker Gravitationsfelder ist ein Außenstehender der Meinung, dass der Wagemutige, der sich in ein SL stürzt, niemals den Ereignishorizont auch nur erreicht, geschweige denn überschreitet.

SL sind z.Z. nur indirekt über ihre Schwerewirkung nachweisbar, wenn man beispielsweise die Anziehung von wenigstens drei Sonnen spürt, aber keinen Verursacher sieht. Zwar kann es masseärmere SL geben, aber unterhalb von drei Sonnenmassen sind noch andere kompakte Himmels­körper denkbar, Neutronensterne, oberhalb hingegen nicht. Ein direkter Nachweis erforderte Beobachtungen, die ein Gebiet von der Größe des Schwarzschildradius auflösen. Dann könnte man die mit starken Schwere­feldern verbunden Erscheinungen sehen, wie die Krümmung von Lichtstrahlen.

SL verraten sich dadurch, dass sie Materie verschlucken, indem sie diese beispielsweise in einem Doppelsternsystem dem Begleiter gravitativ entreißen. Aus Drehimpulsgründen wird das Material erst in einer das SL umgebenden Akkretionsscheibe zwischen­gelagert. Wegen der Kleinheit des Schwarzschildradius kann ein SL nur faktisch drehimpulsfreie "Nahrung" konsumieren. Deswegen die Scheibe. In ihr veräußert die Materie durch Reibung Drehimpuls und kann so einwärtsspiralen. Was wir im Röntgenbereich glühen "sehen" ist die durch Reibung erhitzte Scheibe, nicht das SL. Im Gegensatz zu einem Neutronenstern hat ein SL keine feste Oberfläche. Die charakteristische Strahlung, die beim Aufprall auf eine feste Oberfläche entsteht, fehlt also bei einem SL.
SL sind keineswegs selten. Allein im Milchstraßensystem dürfte es 300 Millionen davon geben, Überreste von Sternen, die zu massereich waren, als dass sie hätten als Neutronensterne enden können. Fünf Prozent aller Baryonen (Protonen und Neutronen) haben sich so im Laufe der Jahre von der Welt abgekapselt und sich damit der Beobachtung für immer entzogen. Dazu kommt noch das schwarze Superloch im Zentrum der Galaxis mit einer Masse von allein drei Millionen Sonnenmassen.

Das SL wird von manchen als der «heilige Gral» der Physik angesehen. Ihm könnte eine Schlüsselrolle bei der ausstehenden Vereinigung von Gravitations-, Quanten­theorie und Thermodynamik/Informations­theorie zukommen. Aufgrund der quantentheoretischen Beschreibung kann ein in ein Quantenvakuum eingebettetes SL nicht völlig schwarz sein, vielmehr sollte eine schwache Strahlung (Hawking­strahlung) von ihm ausgehen. So etwas begrenzt die Lebensdauer. Die Informationstheorie kommt ins Spiel, bedenkt man die erwähnte Eigenschafts­losigkeit. Man muss sich doch fragen, wohin all die Information über den Vorgänger, von den drei Zahlen abgesehen, entschwindet, kollabiert er zu einem mathematischen Punkt, zu einer Singularität im Raum-Zeit-Gefüge. Gott-sei-Dank kann man das Unding nicht sehen. Es verbirgt sich schamhaft hinter einem Horizont. Natur ist uns gnädig. Sie scheint "nackte" Singularitäten zu verabscheuen, und der Physiker ist der Überforderung enthoben, sie beschreiben zu müssen.

geändert: 04.04.2004