Radiowellen-Messungen schließen alternative Erklärungen aus – und bestätigen damit: Im Zentrum der Milchstraße sitzt ein riesiges schwarzes Loch.
Haben S' schon eines gesehen?“, soll der Hardcore-Empirist Ernst Mach noch um 1900 Anhänger der Atomtheorie spöttisch gefragt haben. „Ja, sicher, wir haben schon Atome gesehen, zum Beispiel mit dem Rastertunnelmikroskop“, würden heutige Physiker selbstbewusst antworten, auch Mach selbst würde wohl nicht entgegnen, dass das Wort „sehen“ nur dann passe, wenn man ein Objekt mit freiem Auge, ohne zwischengeschaltete Instrumente wahrnimmt.
„Haben S' schon eines gesehen?“, könnte man heute einen Astronomen fragen, wenn er von schwarzen Löchern spricht. Und diese Frage ist berechtigt, nicht nur, weil man diese Monster der Schwerkraft per definitionem nicht sehen kann (da sie ja, von kärglicher Hawking-Strahlung vielleicht abgesehen, kein Licht entkommen lassen).
Die Frage ist auch deshalb berechtigt, weil die Existenz schwarzer Löcher bis heute – 92 Jahre nachdem der Physiker Karl Schwarzschild erstmals aus einer Lösung der Einstein'schen Gleichungen folgern musste, dass es so etwas Seltsames geben könnte – nicht ganz eindeutig fest steht. Man kann sie leugnen und macht sich nicht völlig lächerlich. Aber es wird immer schwieriger. Ein weiterer Schritt in diesem Prozess ist die Arbeit von Astrophysikern um Sheperd Doeleman in Nature (455, S.78): Sie beobachteten die zentrale Region unserer Galaxie, der Milchstraße.
Letzte Alternative: der Bosonenstern
Dort – wie in der Mitte der meisten Galaxien – dräut nach Meinung der meisten Astronomen ein riesiges, ein „supermassives“ schwarzes Loch, vier Millionen Mal so schwer wie die Sonne. Man sieht es nicht, natürlich nicht, man sieht aber eine Quelle diverser elektromagnetischer Strahlung, im Röntgen- und vor allem im Radiobereich, die man „Sagittarius A*“ (Sgr A*) nennt, weil sie im Sternbild des Schützen ist.
Die Strahlung stammt von Materie, die knapp davor ist, endgültig gefressen zu werden. Glaubt man. Dass in Sgr A* ein schwarzes Loch sitzt, leiten die Astronomen aber vor allem daraus ab, wie schnell sich Sterne in der nächsten Umgebung bewegen, daraus kann man auf die Masse schließen, die sie treibt. Und so viel Masse auf so engem Raum, das lässt sich durch eine Ansammlung normaler Sterne nicht erklären.
Nicht einmal durch extrem dichte Neutronensterne. Als Alternative zum schwarzen Loch blieb nur ein fast genauso seltsames Objekt, wie man es freilich auch nur aus der Theorie kennt: ein Bosonenstern. Ein solches Gebilde soll sozusagen nur aus Kraft bestehen, anders gesagt: aus den Teilchen, die die Kräfte verkörpern, Bosonen eben.
Die Physiker um Doeleman schließen nun auch diese letzte Alternative aus: Auch für einen Bosonenstern wäre zu wenig Platz. Sie leiten nämlich aus Messungen von Wellen im Radiobereich (1,3 Millimeter) ab, wie groß der Durchmesser von Sgr A* höchstens sein kann: 50 Millionen Kilometer. Das geht sich nur für ein schwarzes Loch aus, sagen sie. Dieses sollte freilich noch kleiner sein als Sgr A*, also als der Bereich, in dem Materie strahlt, bevor das Loch sie verschlingt.
Dass die Physiker eine so hohe Auflösung erreichen konnten, verdanken sie einer speziellen Methode, bei der Daten mehrerer weit voneinander entfernter Radioteleskope kombiniert werden. Ihr Drei-Stationen-Cluster bestand aus Teleskopen des Arizona Radio Observatory am Mount Graham in Arizona, des „CARMA“ in den Inyo-Bergen im östlichen Kalifornien und des Observatoriums auf dem Mauna Kea in Hawaii.
Oder irrte Einstein?
Bei den Messungen wurde berücksichtigt, dass das schwarze Loch den Raum in seiner Umgebung gehörig verzerrt – nach den Gesetzen der Allgemeinen Relativitätstheorie. Dass diese unter solchen Extrembedingungen nicht gilt, das wäre die letzte Möglichkeit, die Physik in der Mitte der Milchstraße anders zu erklären als durch ein schwarzes Loch. Das will natürlich niemand annehmen.
Die Astrophysiker um Doeleman planen nun, ihre Messungen weiter zu verfeinern, auch bei noch kleineren Wellenlängen zu messen. So hoffen sie, das schwarze Loch der Milchstraße genauer zu charakterisieren, etwa abzuschätzen, wie schnell es sich dreht. Das wieder sollte Schlüsse darauf zulassen, wie es entstanden ist. Durch Verschmelzen kleinerer Galaxien und damit ihrer schwarzen Löcher? Oder ist es allmählich gewachsen, durch Verschlingen von mehr und mehr Materie? Und wie schnell wächst es heute noch? Wir könnten es in den nächsten Jahren besser kennenlernen, das monströse Herz unserer Galaxie.
SCHWARZE LÖCHER
■1916 fand der deutsche Physiker Karl Schwarzschild erstmals eine Lösung der Einstein-Gleichungen, bei der eine „Singularität“ auftritt: Die Krümmung der Raumzeit und die Dichte wird an dieser Stelle unendlich groß. Um das Loch herum liegt ein „Ereignishorizont“: Was diesen überschritten hat, kann nicht mehr zurück.
■1967 führte John Archibald Wheeler den Ausdruck „Schwarzes Loch“ ein. Davor sprachen viele von „gefrorenen Sternen“: Denn sie gelten als ein mögliches Endstadium der Entwicklung schwerer Sterne.
("Die Presse", Print-Ausgabe, 05.09.2008)