In Hollywood-Filmen wie "Interstellar" war schon oft eines zu sehen, aber in der Wirklichkeit warten Wissenschaftler auf der ganzen Welt sehnlichst darauf: auf ein Bild von einem Schwarzen Loch. 1915 stellte Albert Einstein erstmals die Theorie auf, dass es solche Orte der Extreme geben könnte, die alles anziehen und kein Licht nach außen lassen. Und ein halbes Jahrhundert ist es her, dass der Begriff "Schwarzes Loch" für derlei Phänomene allgemein etabliert wurde. Wirklich gesehen allerdings hat noch niemand eines.
Das will eine Gruppe von Forschern nun ändern. Mit einem weltumspannenden Netzwerk von Teleskopen ("Event Horizon"-Teleskop) - unter anderem am Südpol, in Europa und Nord- und Südamerika - wollen sie im April versuchen, erstmals ein Bild von einem Schwarzen Loch zu machen. "Es gibt große Aufregung", sagte Projektleiter Shepherd Doeleman vom Harvard-Smithsonian Center für Astrophysik in Cambridge (US-Staat Massachusetts) dem Sender BBC. "Wir stellen unser virtuelles Teleskop seit inzwischen fast zwei Jahrzehnten zusammen und im April werden wir die Beobachtungen machen, die erstmals die Chance haben, den Ereignishorizont eines Schwarzen Loches in den Fokus zu bringen."
Im vergangenen Jahr hatte das "Event Horizon"-Teleskop schon einmal versucht, das Schwarze Loch "Sagittarius A*" in der Milchstraße und ein weiteres abzulichten - ohne Erfolg. "Nichtssagende Kleckse" seien zu sehen gewesen, schrieb das "Science"-Magazin. Aber in diesem Jahr sind weitere leistungsstarke Teleskope zu dem Netzwerk dazugekommen. Einmal im Jahr wird das Teleskop-Netzwerk in Richtung der Schwarzen Löcher gerichtet, diesmal an fünf Nächten zwischen dem 5. und 14. April. Dann stehen die Chancen auf passendes Wetter an den beteiligten Teleskopen gut - aber sicher ist das nicht. Und wenn das Wetter schlecht ist, wird wieder kein Schwarzes Loch auf dem Bild zu sehen sein.
Wie sie sich ein Bild von einem eigentlich unsichtbaren Schwarzen Loch vorstellen, wissen die Forscher genau: als einen hellen Ring rund um einen schwarzen Kreis. Der helle Ring stellt Gas und Staub dar, die von dem Loch extrem beschleunigt und schließlich verschlungen werden. Wegen der extrem starken Schwerebeschleunigung heizt sich Materie, die in ein Schwarzes Loch fällt, auf Millionen Grad Celsius auf und gibt dann Energie als Röntgenstrahlung ab.
"Es könnte aber auch sein, dass wir etwas ganz anderes sehen", sagt Projektleiter Doeleman. "Es ist zwar nie eine gute Idee, gegen Einstein zu wetten, aber wenn wir etwas sehen würden, das sehr anders ist als das, was wir erwarten, dann müssten wir die gesamte Theorie der Schwerkraft überdenken. Ich erwarte nicht, dass das passiert, aber alles könnte passieren, und das ist das Schöne daran."
Das Ganze sei ein "kühnes und mutiges Experiment", sagte der selbst nicht beteiligte Astrophysiker Roger Blandford von der Stanford Universität in Kalifornien dem "Science"-Magazin. "Es wird diese bemerkenswerte Theorie für gültig erklären: Dass Schwarze Löcher im Universum üblich sind. Wenn man es gesehen hat, glaubt man es."
Bis ein Bild - wenn die Aufnahme denn überhaupt gelingt - veröffentlich werden kann, würde es noch Monate dauern. Ende des Jahres oder Anfang 2018 halten die Forscher für machbar. Zunächst müssen die von allen teilnehmenden Teleskopen gesammelten Daten zusammengebracht und ausgewertet werden - nach Angaben der Forscher entspricht die Menge der von rund 10 000 vollgepackten Laptops. "Das ist eine Geduldsaufgabe", sagt Projektleiter Doeleman. "Eine Geduldsaufgabe im Quadrat."
Schwarze Löcher - Massemonster im All
Schwarze Löcher sind Orte der Extreme. Die Materie ist in ihnen so stark zusammengepresst, dass nichts ihrer enorm hohen Anziehungskraft entkommt. Die Fluchtgeschwindigkeit liegt im Inneren eines Schwarzen Lochs über der Lichtgeschwindigkeit, daher dringt nicht einmal das Licht selbst nach außen. Schwarze Löcher sind also quasi unsichtbar - was ihnen ihren Namen gab.
Wie lassen sich Schwarze Löcher dann beobachten? Zwar sind sie selbst unsichtbar, verraten sich jedoch über die Materie, die sie verschlucken. Wegen der extrem starken Schwerebeschleunigung heizt sich Materie, die in ein Schwarzes Loch fällt, auf Millionen Grad Celsius auf und strahlt dann hell im Röntgenlicht. Dieses charakteristische Leuchten können Röntgenteleskope registrieren.
Schwarze Löcher gibt es wohl in fast jeder Größe im Kosmos - von der einfachen Masse unserer Sonne bis zu Milliarden Sonnenmassen. Sie können zum Beispiel aus ausgebrannten Sonnen entstehen. Ein Stern mit mehr als der dreifachen Masse unserer Sonne kann am Ende seiner Existenz unter der eigenen Schwerkraft zu einem Schwarzen Loch zusammenstürzen.
Schwarze Löcher zerfallen mit der Zeit
Auch Schwarze Löcher existieren allerdings nicht ewig. In dem enormen Kraftfeld bilden sich nach den Gesetzen der Quantenphysik ständig spontan Paare von Teilchen und Antiteilchen, die nach Sekundenbruchteilen wieder zerstrahlen. Entstehen diese Teilchenpaare jedoch am sogenannten Ereignishorizont des Schwarzen Lochs, also dem Punkt ohne Wiederkehr, kann es vorkommen, dass ein Teilchen diesseits des Ereignishorizonts landet und dem Schwarzen Loch entkommt. Dieses Phänomen wurde vom britischen Physiker Stephen Hawking beschrieben.
Die Hawking-Strahlung sorgt dafür, dass ein Schwarzes Loch im Laufe der Äonen sehr langsam zerfällt. Je größer es ist, desto länger dauert dies. Ein Schwarzes Loch mit der Masse unserer Sonne bräuchte etwa hundert Billionen Trilliarden Trilliarden Mal das derzeitige Alter des Universums, um komplett zu zerfallen. Mikroskopische Schwarze Löcher, die bislang allerdings nur theoretisch beschrieben wurden, zerfallen dagegen bereits im Bruchteil einer Sekunde. dpa