Astronomie

NASA veröffentlicht ein beeindruckendes Video: Der Blick in den Kosmos aus dem Inneren eines riesigen Schwarzen Lochs!

Schwarze Löcher sind faszinierende und verwirrende Objekte. Im Zuge der fünften Woche der Schwarzen Löcher – der Black Hole Week 2024 – laden uns die Ingenieure der Nasa dazu ein, in das Herz eines solchen Lochs einzutauchen. Ein supermassives Schwarzes Loch, wie es sich im Zentrum unserer Milchstraße verbirgt. Eine Erfahrung, die mit nichts zu vergleichen ist.

Was würde passieren, wenn Sie in ein schwarzes Loch fallen würden? Diese Frage haben Sie sich bestimmt schon einmal gestellt. Und die Nasa hat beschlossen, Ihnen eine Antwort darauf zu geben. Eine Herausforderung selbst für Astrophysiker. Aber eine Möglichkeit für sie ist, durch die Simulation von Prozessen, die schwer vorstellbar sind, die Arbeit zu üben, die komplexe Mathematik der Relativitätstheorie mit ihren Folgen in der realen Welt zu verknüpfen.

Ein Supercomputer zur Simulation eines supermassiven Schwarzen Lochs.

Dank der Fähigkeiten des Supercomputers Discover am Center for Climate Simulation der Nasa gelang es den Ingenieuren, zu enthüllen, was im Herzen eines Schwarzen Lochs vor sich geht. Ihr Projekt erzeugte etwa 10 Terabyte an Daten über einen Zeitraum von etwa fünf Tagen. Ein herkömmlicher Computer hätte dafür mehr als ein Jahrzehnt benötigt. Um was genau zu tun? Um eine Kamera zu simulieren – aber das Ergebnis wäre für einen wagemutigen Astronauten das gleiche -, die den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs durchbricht.

Um das Experiment noch spektakulärer zu gestalten, wählten die Forscher ein supermassereiches Schwarzes Loch. Es hat die 4,3 Millionen Fache Masse unserer Sonne. Das ist ein Schwarzes Loch, das dem Zentrum der Milchstraße ähnelt. Kleinere Schwarze Löcher mit einigen Dutzend Sonnenmassen erzeugen nämlich stärkere Gezeitenkräfte, die Objekte, die sich ihnen nähern, zerreißen können, noch bevor sie ihren Ereignishorizont erreichen. Astrophysiker sprechen von Spaghettisierung.

Das überaus dramatische Ereignis einer Kamera, die in ein schwarzes Loch fällt.

Der Ereignishorizont des simulierten Schwarzen Lochs erstreckt sich über eine Länge von etwa 25 Millionen Kilometern. Das sind nur etwas mehr als 15 Prozent der Entfernung zwischen der Erde und der Sonne. Eine flache, wirbelnde Wolke aus heißem, glühendem Gas, die Akkretionsscheibe, umgibt es und dient als visuelle Referenz während des Falls auf das Schwarze Loch zu. Dasselbe gilt für die Photonenringe genannten Lichtstrukturen, die sich näher am Schwarzen Loch aus dem Licht bilden, das es ein- oder mehrmals umkreist hat. Ein Hintergrund des Sternenhimmels von der Erde aus gesehen vervollständigt die Szene.

Die Videos beginnen, während sich die Kamera in einer Entfernung von etwa 640 Millionen Kilometern befindet. Als sich die Kamera dem Schwarzen Loch nähert, beschleunigt sie auf Geschwindigkeiten, die immer näher an der Lichtgeschwindigkeit liegen. Wie das Geräusch eines entgegenkommenden Rennwagens verstärkt sich das Leuchten der Akkretionsscheibe und der Sterne im Hintergrund. Das Ganze verzerrt sich immer mehr und lässt mehrere Bilder entstehen, während ihr Licht durch eine immer stärker verzerrte Raumzeit wandert.

In Echtzeit benötigt die Kamera etwa drei Stunden, um den Ereignishorizont zu erreichen. Auf dem Weg dorthin führt sie fast zwei vollständige Umkreisungen durch. Für jeden, der sie aus der Ferne beobachtet, würde die Kamera jedoch niemals den Ereignishorizont erreichen. Denn während sich die Raumzeit verzerren würde, würde sich das Bild der Kamera verlangsamen und dann kurz davor scheinbar einfrieren. Aus diesem Grund haben Astronomen Schwarze Löcher zunächst als „gefrorene Sterne“ bezeichnet.

© J. SCHNITTMAN, B. POWELL, GODDARD SPACE FLIGHT CENTER, NASA- ENTDECKEN SIE DEN UMLIEGENDEN KOSMOS AUS DEM INNEREN EINES RIESIGEN SCHWARZEN LOCHS MIT EINER 360°-DARSTELLUNG. 

Sobald der Ereignishorizont erreicht ist, fließt sogar die Raumzeit mit Lichtgeschwindigkeit nach innen. Dann rasen die Kamera und die Raumzeit, in der sie sich bewegt, auf das Zentrum des Schwarzen Lochs zu – ein eindimensionaler Punkt namens Singularität, an dem die Gesetze der Physik, wie wir sie kennen, aufhören zu funktionieren. Die Zerstörung der Kamera durch Spaghettisierung dauert dann nicht länger als 12,8 Sekunden. Und es bleiben ihr nur noch 128 000 Kilometer, die sie in Windeseile bis zur Singularität zurücklegen muss.

Die Zeit vergeht nicht mehr auf die gleiche Weise, wenn man sich einem Schwarzen Loch nähert.

Ein alternatives Szenario wird von den Nasa-Ingenieuren vorgeschlagen. Eines, bei dem die Kamera den Ereignishorizont des Schwarzen Lochs nur knapp verfehlt. Und die Physiker erklären, dass, wenn ein Astronaut die Kamera begleitet hätte und dann zum Mutterschiff zurückgekehrt wäre, das im Schutz des Schwarzen Lochs geblieben war, er 36 Minuten jünger als seine Kollegen zurückgekehrt wäre. Weil die Zeit in der Nähe einer starken Gravitationsquelle und wenn man sich mit annähernder Lichtgeschwindigkeit bewegt, langsamer vergeht.

Das wiederholte Experiment mit einem Schwarzen Loch, das so schnell rotiert wie das Schwarze Loch im Film „Interstellar“, würde es dem wagemutigen Astronauten sogar ermöglichen, einige Jahre jünger zurückzukehren als die in der Ferne Zurückgebliebenen.

 

Redaktion: Futura, verfasst von Nathalie Mayer.

Titelbild:© vuang, Adobe Stock – Die Nasa lädt uns mit einer Reihe von Visualisierungen dazu ein, in das Herz eines supermassiven Schwarzen Lochs einzutauchen. Dazu gehören auch Videos, die eine 360°-Erkundung des Weltraums ermöglichen. 

 

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