Letzte Aktualisierung: 6. Mai 2023

Der Schatten des Schwarzen Lochs

Beschreibung des Bildes: Das Schwarze Loch ist unsichtbar, es ist ein Punkt in der Mitte dieses Bildes, das im Millimeterbereich (1,3 mm Wellenlänge) aufgenommen wurde. Der dunkle zentrale Teil, der das Schwarze Loch der M87-Galaxie umgibt, ist der Schatten des Schwarzen Lochs, also die Sphäre des Ereignishorizonts. Der orange-gelbe Teil ist ionisiertes Gas, das um das Schwarze Loch rotiert. Das intensivere gelbe Licht des ionisierten Gases ist auf den relativistischen Doppler-Effekt zurückzuführen, der das Licht, das auf uns zukommt, heller macht als das Licht, das sich von uns wegbewegt. Im April 2019 enthüllten Astrophysiker diesen einfachen Halo aus orange-gelbem Licht, verschwommen und asymmetrisch, der an ein Schwarzes Loch erinnert. Bildnachweis:EHT-Interferometer (Event Horizon Telescope)..

Die Umgebung des Schwarzen Lochs?

Das Schwarze Loch selbst: Kein Lichtstrahl kann den Beobachter erreichen

Ein Schwarzes Loch ist ein faszinierendes und mysteriöses astrophysikalisches Objekt, das unser Verständnis herausfordert. Seine Masse ist extrem groß und sein Volumen sehr klein, es ist ein Loch in der Raumzeit, vielleicht ein Punkt! wir reden über Singularität. Aus diesem Grund sehen wir nie ein Schwarzes Loch, sondern nur die Phänomene, die um es herum auftreten und die es uns ermöglichen, es zu definieren.

Der Ereignishorizont:

In der Umgebung des Schwarzen Lochs ist die Fluchtgeschwindigkeit gleich der Lichtgeschwindigkeit (Vech = c).

Aus der Fluchtgeschwindigkeit können wir den Radius dieser Zone, den sogenannten Ereignishorizont, berechnen, V²ech = 2 GM/R.

Der Radius des Schwarzen Lochs, der dem Ereignishorizont entspricht, ist proportional zu seiner Masse r = 2GM/c^2 (Schwarzschild-Radius), wobei G die Gravitationskonstante, M die Masse des Schwarzen Lochs und c die Lichtgeschwindigkeit ist.

Für ein Schwarzes Loch mit einer Sonnenmasse erhalten wir beispielsweise einen Radius von 3 km. Mit anderen Worten: Eine Kugel wie die Sonne mit einem Radius von 696340 km müsste über 3 km verdichtet werden, um ein Schwarzes Loch zu werden.

Der Schatten eines Schwarzen Lochs:

Der Schatten eines Schwarzen Lochs ist ein Phänomen, das in der Allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein (1879-1955) vorhergesagt wurde.

Aufgrund seiner starken Gravitation verhindert ein Schwarzes Loch, dass Licht aus der dunklen, kugelförmigen Region entweicht, die sich in der Raumzeit um es herum bildet. Diese Region stellt den Schatten des Schwarzen Lochs dar. Das Licht wird durch die Schwerkraft des Schwarzen Lochs so stark abgelenkt, dass es in diesem für uns schwarz erscheinenden Bereich gefangen bleibt.

Der Schatten des Schwarzen Lochs misst in diesem Bild eine Lichtwoche (ungefähr 18,6 Milliarden km). Der Schatten des Schwarzen Lochs ist nicht das Schwarze Loch, sondern seine Manifestation.

Unterschied zwischen „Ereignishorizont“ und „Schatten eines Schwarzen Lochs“:

Der Ereignishorizont und der Schatten eines Schwarzen Lochs sind zwei unterschiedliche, aber eng verwandte Konzepte, da sie denselben Raumbereich darstellen.

- Der Ereignishorizont ist eine imaginäre Kugeloberfläche, die die Grenze des Raumzeitbereichs markiert, in dem das Gravitationsfeld stark genug ist, um das Entweichen jeglicher Materie oder Strahlung zu verhindern.

- Der Schatten eines Schwarzen Lochs ist ein dunkler Bereich, der in einem Bild beobachtet wird und durch das Einfangen von Photonen durch die Gravitation verursacht wird. Es stellt kein physisches Volumen dar, sondern einen projizierten Bereich am Himmel, in dem keine Lichtstrahlen vom Hintergrund oder umlaufender Materie den Beobachter erreichen. Dieser Schatten entsteht durch Lichtstrahlen, die nahe der „Photonensphäre“ außerhalb des Ereignishorizonts vorbeiziehen, aber abgelenkt werden, so dass sie in das Schwarze Loch fallen.

Mit anderen Worten: Die Bildung des Schattens eines Schwarzen Lochs wird durch den Biegeeffekt des Lichts um das Schwarze Loch herum verursacht.

Licht, das hinter einem Schwarzen Loch kommt, wird gebogen und folgt den Konturen der verzerrten Raumzeit. Es ist so gekrümmt, dass es einen entfernten Betrachter nicht erreichen kann und so einen dunklen Bereich im Sichtfeld des Betrachters erzeugt.

Zusammengefasst: Der Schatten eines Schwarzen Lochs ist ein dunkler Bereich, der in einem Bild des Himmels erscheint und der Winkelrichtung entspricht, aus der kein Lichtstrahl den Beobachter erreichen kann. Dabei handelt es sich nicht um eine physikalische Struktur innerhalb des Ereignishorizonts, sondern entsteht durch den gravitativen Einfang von Photonen, die sich dem Schwarzen Loch zu nahe nähern. Dieser Schatten erstreckt sich weit über den Horizont hinaus und seine scheinbare Größe wird durch die kritischen Nullgeodäten bestimmt, die sich spiralförmig von der „Photonensphäre“ auf das Schwarze Loch zubewegen.