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Könnten wir die Milchstrasse von aussen beobachten, würde sie uns wohl an den Abfluss im Lavabo erinnern: Unsere Galaxie dreht sich um ihr eigenes Zentrum, wie Wasser um einen Abfluss. Im Zentrum unserer Galaxie sitzt Sagittarius A*, ein Objekt, das alle Materie in seiner Umgebung aufsaugt.
Mit dem Nobelpreis wurden dieses Jahr drei Forschende geehrt, die massgeblich dazu beigetragen haben, dass wir wissen, was Sagittarius A* ist – ein supermassives Schwarzes Loch.
Unersättliche, unsichtbare Objekte
Schwarze Löcher sind unglaublich dichte Objekte. Wenn man aus unserer Erde ein Schwarzes Loch machen möchte, dann müsste man ihre ganze Masse auf die Grösse einer Erbse zusammenpressen.
Das Resultat wäre unsichtbar – denn Schwarze Löcher haben eine solche Anziehungskraft, dass sie alles um sich herum verschlucken, sogar Licht. Und alles, was kein Licht in unsere Augen reflektiert, können wir auch nicht sehen.
Bereits 1783 sagte der britische Astronom und Priester John Michell voraus, dass es Schwarze Löcher gibt. Michell hatte auch eine Idee, wie man ein Schwarzes Loch finden könnte: Selbst wenn das Schwarze Loch unsichtbar ist, seine ungeheure Masse kann es nicht verbergen. Die Sterne in seiner Nähe sollten um das Loch kreisen, wie die Erde um die Sonne.
Mit einem Spaziergang zur zündenden Idee
Die Idee von Michell tauchte auch in Einsteins Relativitätstheorie wieder auf. Diese sagte voraus, dass Schwarze Löcher mathematisch gesehen existieren müssten.
Lange glaubte man jedoch, dass Schwarze Löcher nur auf einem Weg entstehen könnten: Wenn perfekt runde Sterne in einer gigantischen Explosion sterben und dann zu einer winzigen, wahnsinnig dichten Masse zusammenfallen.
Nun sind aber Sterne in der Realität nicht perfekt rund. Obwohl ein Schwarzes Loch mathematisch zwar möglich wäre, würde in der Realität nie eines entstehen.
Der diesjährige Nobelpreisträger Roger Penrose konnte beweisen: Ein Stern muss nicht perfekt rund sein, damit er zu einem Schwarzen Loch wird. Aus einer Idee, die ihm 1964 bei einem Spaziergang kam, wurde ein bahnbrechender wissenschaftlicher Artikel, der den Beweis lieferte, dass es Schwarze Löcher gibt. Damit war die Jagd nach den Schwarzen Löchern offiziell eröffnet.
Unsichtbares sichtbar machen
Ein Kandidat für ein Schwarzes Loch war Sagittarius A* im Zentrum unserer Galaxie. Zwei Forschergruppen, jene der Nobelpreisträgerin Andrea Ghez und des Nobelpreisträgers Reinhard Genzel richteten ihre Aufmerksamkeit auf die Sterne rund um Sagittarius A*.
Zuerst mussten sie ein Problem lösen, das uns aus dem amerikanischen Kinderlied «Twinkle, Twinkle Little Star» – übersetzt, «funkle, funkle kleiner Stern» – bekannt ist. Jene Turbulenzen in der Atmosphäre, die uns im Flugzeug durchschütteln, lenken auch das Licht ab, das von den Sternen kommt. In unserer Wahrnehmung flackert daher der Stern und verschwimmt.
Mit einem technischen Kniff gelang es Ghez und Genzel, die atmosphärischen Turbulenzen herauszurechnen und ab 2000 übernahmen moderne Teleskope diese Aufgabe. Endlich war es möglich, die Bewegung der Sterne zu verfolgen.
Das schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie
Sterne zu beobachten braucht Geduld. Der Stern S2, nahe beim Zentrum unserer Galaxie, braucht immerhin fast 16 Jahre, um Sagittarius A* einmal zu umrunden. Trotzdem – 200 Jahre nach Michells Idee konnten Ghez und Genzel zeigen, dass die Sterne im Inneren unserer Galaxie alle um ein unsichtbares Objekt kreisen, das so schwer ist wie vier Millionen Sonnen zusammen. Unsichtbar, wahnsinnig schwer: ein supermassives Schwarzes Loch.
Für ihre Arbeit wurden Roger Penrose, Andrea Ghez und Reinhard Genzel nun mit dem Nobelpreis für Physik belohnt.