Visualisierung zeigt "verbeultes" Aussehen eines Schwarzen Lochs von der Seite Verzerrter Schwerkraftgigant - scinexx | Das Wissensmagazin
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Verzerrter Schwerkraftgigant

Visualisierung zeigt "verbeultes" Aussehen eines Schwarzen Lochs von der Seite

Schwarzes Loch
Diese Visualisierung zeigt, wie verzerrt ein Schwarzes Loch von der Seite gesehen aussieht. © NASA/GSFC, Jeremy Schnittman

Schuld ist die Schwerkraft: Diese Visualisierung zeigt, wie ein Schwarzes Loch sein eigenes Aussehen verzerrt. Würden wir es von der Seite betrachten, wie hier dargestellt, könnten wir gleichzeitig die Ober- und Unterseite des hell leuchtenden Materierings um den Ereignishorizont sehen. Eine Art Dopplereffekt macht zudem die linke Seite mit den auf uns zurasenden Gasen heller als die rechte.

Schwarze Löcher üben eine so enorme Gravitationskraft aus, dass sie selbst das Raumzeitgefüge durchbrechen. Wer ihren Ereignishorizont überschreitet, für den gibt es keinen Weg zurück. Das gilt sogar für das Licht, wie schon Albert Einstein postulierte. Knapp außerhalb des Ereignishorizonts jedoch rasen heiße Gase und Sternentrümmer mit nahezu Lichtgeschwindigkeit um das Schwarze Loch und geben intensive, helle Strahlung ab.

Wie sieht ein Schwarzes Loch aus?

Weil diese Schwerkraftgiganten alles Licht schlucken, bleiben sie selbst unsichtbar. Doch sie verraten sich durch ihren Einfluss auf das Licht in ihrer Umgebung. Sowohl die Strahlung der Akkretionsscheibe als auch das Licht naher Sterne wird in ihrem Umfeld so gebeugt, dass es einen kreisförmigen Lichtring um den Ereignishorizont bildet. In dessen Mitte ist der dunkle Schatten des Schwarzen Lochs zu sehen – wie vor kurzem das erste Foto eines supermassereichen Schwarzen Lochs bestätigte.

Im Falle dieses berühmten Fotos jedoch blickten die Astronomen quasi von oben auf das Schwarze Loch nebst seiner Akkretionsscheibe. Wie aber würde es aussehen, wenn man es von der Seite betrachten würde? Das haben sich Jeremy Schnittman vom Goddard Space Flight Center der NASA und sein Team gefragt. Mithilfe einer speziellen Software haben sie deshalb diese auf astrophysikalischen Berechnungen basierende Visualisierung erstellt.

Von der Gravitation verzerrt

Diese Visualisierung zeigt ein Schwarzes Loch von der Seite gesehen. Während ein weniger extremes Objekt wie beispielsweise der Ringplanet Saturn in dieser Perspektive einer Kugel mit schmalem, einer Linie gleichenden Ring ähneln würde, ist dies beim Schwarzen Loch anders. Denn seine Schwerkraftwirkung auf das Licht führt dazu, dass sein Aussehen stark verzerrt ist. Dadurch werden normalerweise verdeckte Bereiche sichtbar.

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In dem Bild sehen wir dadurch in der Mitte den dunklen Schatten des Schwarzen Loch, umgeben von einer hellen, feinen Lichtlinie – dem sogenannten Photonenring. Er besteht aus Licht, das den Ereignishorizont mehrfach umkreist hat und dabei immer dünner und langgezogener wurde, bevor es dann doch entwich und unsere Augen erreicht hat.

Oben und unten zugleich

Eine weitere Besonderheit: Wir sehen die Akkretionsscheibe gleichzeitig von oben und von unten, statt nur von der Schmalseite. Denn auch ihr Licht wird vom Schwarzen Loch verzerrt und dadurch erscheint ein Abbild dieses Rings nach oben gebogen, ein zweites nach unten gebogen. Die linke Seite der glühenden Materiescheibe scheint dabei heller zu leuchten als die rechte. Dies kommt zustande, weil sich das Gas in diesem Ring fast mit Lichtgeschwindigkeit bewegt und relativistische Effekte greifen. Sie lassen das Licht des auf uns zurasenden Materials heller erscheinen als das des wegfliegenden Gases.

„Simulationen wie diese helfen uns dabei zu verstehen, was Einstein meinte, als er sagte, dass die Gravitation die Raumzeit verzerrt“, erklärt Schnittman. Bis vor kurzem gab es für Astrophysiker nur solche Visualisierungen, um das Geschehen nachzuvollziehen. Erst dank des Event Horizon-Teleskops haben sie einen ersten echten Blick auf eines dieser Schwerkraftgiganten geworfen.

Quelle: NASA/Goddard Space Flight Center

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