Schwarze Löcher: Was man auf den Bildern wirklich sieht

Planeten und Sterne kann man mit bloßem Auge oder einem Teleskop sehen, verständlich also, dass der Mensch auch ein genaues Bild von Schwarzen Löchern will. Die Hubble- oder dem James-Webb-Teleskope scheinen dem Bedürfnis nachzukommen und liefern "Bilder": Ein rötlicher Ring, ein schwarzes Zentrum - ein Schwarzes Loch.

Aber der österreichische Astronom Florian Freistetter erklärt in Spektrum, dass ein Schwarzes Loch nicht so aussieht. Das Schwarze Loch ist kleiner als der schwarze Fleck im Inneren des Lichtrings.

Ein Schwarzes Loch ist kein Staubsauger

Dass man es als größer wahrnimmt, hängt an zwei Dingen: einerseits die Darstellung, die sich aus Berechnungen von Radiowellen ergibt. Andererseits die klassische Idee des Schwarzen Lochs als Staubsaugers, der alles um ihn herum einsaugt.

Was wahr ist: Das Schwarze Loch befindet sich im schwarzen Inneren des Lichtrings. Allerdings ist es kleiner als der dunkle Raum. Der orangefarbene Lichtring wird auch nicht vom Schwarzen Loch aufgesogen, wie von einem Staubsauger, sondern bewegt sich in einer Umlaufbahn um das Schwarze Loch - das könnte er theoretisch sogar konstant, auch wenn es um das Loch keine stabile Umlaufbahn gibt. Ganz ähnlich so, wie sich die Erde um die Sonne dreht. Die Dichtheit des Schwarzen Lochs krümmt den Raum so sehr, dass es das Licht in diese Bahn zwingt.

Der Einfluss der Raumverzerrung

Die Photonen, also Lichtteilchen können sich dabei nicht frei um das Schwarze Loch bewegen, sondern sind durch die Anziehungskraft an einen Radius gebunden. Die Ausdehnung ist abhängig von der Masse des Schwarzen Lochs und dessen Rotation. Bei einem nicht rotierenden Loch hat die Photonensphäre 1,5-mal die Ausbreitung des Ereignishorizonts. Letzterer markiert die Grenze, ab der die Anziehung des Schwarzen Lochs so groß wird, dass man sich nur in Überlichtgeschwindigkeit vom Loch entfernen könnte.

Entsprechend werden Lichtteilchen, die zu nahe am Ereignishorizont des Schwarzen Lochs sind, durch die Raumverzerrung so gekrümmt, dass sie um das Loch herumgebogen werden Stünde man "oben" auf der Lichtsphäre, würde man diese Lichtteilchen nicht mehr sehen. Der schwarze Fleck im Inneren des Lichtrings ist also größer als der Ereignishorizont des Schwarzen Lochs, weil der Lichtring erst in einer 1,5-fachen Distanz zu ihm beginnt.