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Bild des Schwarzen Lochs : Ein historischer Schatten

Simulation des Supermassiven Schwarzen Lochs im Zentrum unserer Galaxie, so wie es bei der Beobachtung mit dem Radioantennenverbund „Event Horizon Telescope“ erscheinen könnte. Bild: Lucuano Rezzolla, Universität Frankfurt

Schwarze Löcher galten lange als Inbegriff des Unbeobachtbaren. Bevor nun dem EHT erstmalig eine direkte Abbildung gelangt, stellte sich lange die Frage nach ihrer Existenz.

          5 Min.

          Durch unsere Welt verläuft seit jeher eine Grenze. Durch sie wird das Beobachtbare vom Unbeobachtbaren getrennt. Zumindest für den Empiristen scheidet diese Grenze das, über dessen Existenz wir sicher sein können, von dem, dessen Existenz wir bloß vermuten. Die Unterscheidungslinie ist indes keine feste. Im Laufe der Zeit und unter dem Einfluss technologischer Entwicklungen bewegt sie sich. Biologische Zellen, Atome, Elektronen und Neutrinos wechselten so einst die Seiten und konnten sich von Zweifeln befreien. 2016 erlangten die von Einstein postulierten Gravitationswellen den Status des direkt Beobachtbaren. Andere Phänomene konnten dem Voranschreiten der Grenzlinie nicht standhalten: Phlogiston, eine im späten 17. Jahrhundert eingeführte Substanz zur Erklärung von Verbrennungsprozessen, und Äther, ein schon von Aristoteles beschriebenes und den Raum füllendes Medium, stellten sich als unbeobachtbar heraus, da sie schlicht nicht existierten.

          Sibylle Anderl
          Redakteurin im Feuilleton, zuständig für das Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Zu jedem Zeitpunkt gibt es aber Phänomene wissenschaftlicher Theorien, von denen man annimmt, dass sie diesem empirischen Reifeprozess entzogen sein könnten, weil ihre Natur so extrem erscheint, dass man sich keine Technologie denken kann, die uns Menschen empirischen Zugang zu ihnen gewähren könnte – nicht einmal indirekt vermittels ihrer Wirkung auf etwas Beobachtbares. Dazu zählen heute viele hypothetische Phänomene der theoretischen Hochenergiephysik: Strings, Extradimensionen, Paralleluniversen. Lange Zeit wurden auch Schwarze Löcher als Phänomene dieser Art genannt.

          Erste Berechnung vor 103 Jahren

          Bereits 1916 wurden diese höchst ungewöhnlichen Objekte von Karl Schwarzschild in ihrer einfachsten Form als Lösungen der Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie gefunden. Nach Einstein krümmen Massen die Raumzeit. Bei extrem kompakten Massen kann die Krümmung so groß werden, dass eine Region entsteht, aus der nichts, nicht einmal Licht, entkommen kann. Unsere Erde würde so zu einem Schwarzen Loch, wenn man sie auf eine Kugel zusammenpresste, deren Radius dem einer Zwei-Cent-Münze entspricht. Mathematisch präsentieren sich diese Lösungen als „Singularitäten“. Etwas, das im Rahmen der Physik traditionell stets zu verhindern war, da hier Größen unendlich werden und einem die Mathematik gewissermaßen um die Ohren fliegt.

          Der Physiker Stephen Hawking leistete wichtige Beiträge zum theoretischen Verständnis Schwarzer Löcher.
          Der Physiker Stephen Hawking leistete wichtige Beiträge zum theoretischen Verständnis Schwarzer Löcher. : Bild: dpa

          Einstein selbst zweifelte noch 1939 an ihrer Existenz: „Schwarzschild-Singularitäten“ könnten nicht existieren – so versuchte er zu zeigen –, da es nicht möglich sei, Materie beliebig stark zu konzentrieren. In den sechziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts gelangen Physikern wie Roger Penrose und Stephen Hawking aber wichtige theoretische Durchbrüche im Verständnis Schwarzer Löcher. Es wurden beispielsweise die Details der Entstehung Schwarzer Löcher geklärt, wenn massereiche Sterne am Ende ihres Lebens kollabieren. Anfang der siebziger Jahre spekulierten die Astrophysiker Donald Lynden-Bell und Martin Rees, dass sich im Zentrum unserer Galaxie ein supermassereiches Schwarzes Loch befinden könnte, das unablässig Materie schluckt.

          Stephen Hawking und die Wette

          Dennoch hielt sich die Skepsis hinsichtlich der Existenz Schwarzer Löcher, selbst als sich in den siebziger und achtziger Jahren die indirekten empirischen Hinweise für sie mehrten. Noch 1983 bekannte der kanadische Wissenschaftsphilosoph Ian Hacking: „Nun muss ich gestehen, dass ich Schwarze Löcher etwa mit einer gewissen Skepsis betrachte. Von Leibniz übernehme ich einen gewissen Widerwillen gegen okkulte Kräfte.“ So habe dieser nichts von Newtons Gravitation als unerklärlicher Fernwirkung gehalten und immerhin 200 Jahre später recht bekommen. Stephen Hawking und Kip Thorne, Physik-Nobelpreisträger 2017, wetteten 1975 darum, ob die galaktische Röntgenquelle Cygnus X-1 ein Schwarzes Loch beherbergt, das aus dem Kollaps eines Sterns entstanden ist – Massenabschätzungen hatten dies nahegelegt. Heute gilt diese Deutung als gesichert.

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