Nobelpreis für Physik: das dunkle Geheimnis der Schwarzen Löcher

Die Tatsache, dass die Zeit in einem Schwarzen Loch stehen bleibt und die Zukunft sogar darin existiert, könnte sogar Einsteins Vorstellungskraft übertreffen. Drei Forscher haben jetzt den Nobelpreis für die Untersuchung von Schwarzen Löchern erhalten.

Von David Beck und Uwe Gradwohl, SWR Science Editor

Der Brite Roger Penrose wird für seine Forschungen zu Schwarzen Löchern und für seine Beiträge zur allgemeinen Relativitätstheorie geehrt und erhält die Hälfte des Preisgeldes. Der Deutsche Reinhard Genzel, Direktor des Max-Planck-Instituts für außerirdische Physik in Garching, und Andrea Ghez aus den USA erhalten jeweils ein Viertel des Preises für die Entdeckung eines supermassiven Objekts im Zentrum unserer Galaxie.

“Wir wissen nicht, was in einem Schwarzen Loch passiert”, sagte Andrea Ghez, die das Telefon einschaltete – kurz nachdem die Preisträger in Stockholm bekannt gegeben wurden. Aber was in der Nähe eines Schwarzen Lochs passiert, wurde durch ihre Forschung genauer als je zuvor dokumentiert.

Viele Jahre lang beobachteten die Teams von Ghez und Genzel unabhängig voneinander die Umlaufbahnen von Galaxien um das Zentrum unserer Milchstraße. Die Form der Umlaufbahn und die hohe Geschwindigkeit, mit der sich die Sterne bewegen, ließen keine andere Schlussfolgerung zu: Die einzig mögliche Erklärung für dieses seltsame Objekt mitten in der Milchstraße ist ein supermassereiches Schwarzes Loch.


Selbst Einstein glaubte nicht an Schwarze Löcher

Der bekannteste unter den Gewinnern ist Sir Roger Penrose aus Großbritannien. Er hat mehrere populärwissenschaftliche Bücher über Quantenphysik und Relativitätstheorie veröffentlicht. Mit völlig neuen mathematischen Methoden, die er entwickelte, lieferte er Computerbeweise dafür, dass Schwarze Löcher eine ebenso natürliche Folge von Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie sind wie beispielsweise gekrümmte Lichtstrahlen oder die zeitliche Veränderung unter dem Einfluss von Gravitationsfeldern.

Die Tatsache, dass die Zeit an der Oberfläche oder vielmehr an der äußeren Grenze eines Schwarzen Lochs stillsteht und dass die von außen nicht zugängliche Zukunft bereits darin existiert, ist eine so seltsame Idee, dass nicht einmal Einstein selbst glaubte nicht an die Existenz von Schwarzen Löchern. Roger Penrose hätte ihn vielleicht mit seinen Berechnungen überzeugt – aber er beendete seine Arbeit erst im Januar 1965, zehn Jahre nach Einsteins Tod.

Schwarzes Loch mitten in der Milchstraße

Schwarze Löcher sind Objekte, bei denen eine extrem große Menge an Masse auf sehr kleinem Raum komprimiert wird, wodurch ein so starkes Gravitationsfeld erzeugt wird, dass selbst Licht in der Nähe der komprimierten Masse dieser Anziehungskraft nicht entkommen kann. Der Raum, aus dem keine Materie oder kein Licht entweichen kann, erscheint von außen wie eine schwarze Kugel im Raum.

Ein Schwarzes Loch mit einer Erdmasse hat einen Durchmesser von etwa einem Zentimeter. Das Schwarze Loch, das entsteht, wenn ein Stern zusammenbricht, ist normalerweise einige Kilometer groß. Das Schwarze Loch in der Mitte unserer Milchstraße ist jedoch so groß wie unser Sonnensystem und enthält 4,3 Millionen Sonnenmassen. Ein echtes Massenmonster.

Viele Fragen sind noch offen

Mit ihren Entdeckungen öffneten die Wissenschaftler neue Türen für die Untersuchung von Schwarzen Löchern, begründete David Haviland, Vorsitzender des Nobelausschusses für Physik, diese Auszeichnung. Trotzdem gibt es noch viele Fragen zu diesen exotischen Objekten.

Indem Sie die Prozesse in ihrer unmittelbaren Umgebung beobachten, können Sie auch herausfinden, ob die Gravitationstheorie, wie Physiker sie derzeit für richtig halten, immer noch in den stärksten Gravitationsfeldern gilt oder ob es Hinweise auf neue physikalische Gesetze gibt.

Andrea Ghez ist erst die vierte Frau, die den Nobelpreis für Physik erhält. Sie hofft, dass es junge Frauen motivieren wird, selbst Forscher zu werden, sagte sie kurz nach der Ankündigung.

Die Tagesschau berichtete am 6. Oktober 2020 um 17:00 Uhr über dieses Thema.


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