Das passiert mit deinem Körper, wenn du in ein Schwarzes Loch fällst

 Bild: Wikimedia Commons, ESO/M. Kornmesser, CC BY-SA 4.0

Ein Schwarzes Loch ist so unglaublich dicht und kompakt, dass sich nichts und niemand seiner Anziehungskraft entziehen kann. Auf unserem Planeten musst du ein Objekt mit mindestens 11 km/Sekunde von der Erde wegschmeißen, damit es in den Orbit fliegt, aber bei einem Schwarzen Loch ist diese sogenannte Fluchtgeschwindigkeit größer als die Lichtgeschwindigkeit (300 000 km/ Sekunde) und damit ziemlich schwer zu übertreffen. Du siehst also, es gibt kein Entkommen.

Nehmen wir also mal an, du würdest unglücklicherweise bei deiner nächsten Weltraummission in ein schwarzes Loch strudeln und reinfallen—was genau würde mit dir passieren?

Da du dir diese Frage sicher auch ständig stellst, haben wir mal ein paar Astrophysiker angerufen und sie gebeten, mit uns dieses Gedankenspiel zu spielen, um zu erklären, wie genau deine weitere Karriereplanung für die Zeit nach dem Schwarzen Loch aussehen könnte.

Die gute Nachricht zuerst: Du stirbst nicht in jedem Fall sofort.

Ist das Loch groß genug, wirst du vorerst nicht zerquetscht und auch nicht in Stücke gerissen. Dich wird ein viel seltsameres Schicksal ereilen, und das hat mit mehreren Realitäten zu tun: In der einen wirst du ins Unendliche langgezogen und verbrennst bewegungslos als Spaghetti am Ereignishorizont. Und die andere Realität—nun, die ist noch unglaublicher. Aber lassen wir die Experten sprechen—in diesem Fall Dr. Benjamin Knispel vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) in Hannover und Potsdam und Dr. Andreas Müller vom Exzellenzcluster Universum der TU München (ja, wir sind ein bisschen neidisch auf die Institutsbezeichnungen).

MOTHERBOARD: Guten Tag. Sind Schwarze Löcher nicht eigentlich nur große Staubsauger?

Knispel: Nein, das ist ein Vorurteil. Schwarze Löcher sind Sternleichen, in denen die Materie unter der eigenen Schwerkraft zu einem unendlich kleinen Punkt, einer Singularität, zusammengestürzt ist. Laut Einsteins Relativitätstheorie krümmt sich der Weltraum durch die Anwesenheit von Massen; ein Schwarzes Loch krümmt den Weltraum ins Unendliche, weil die Singularität keine Ausdehnung hat. An der Singularität des Schwarzen Lochs sind die Gesetze der Physik außer Kraft gesetzt.

Aber eigentlich sind sie nichts anderes als tote Sterne in verschiedenen Größen. Würde die Sonne zu einem Scharzen Loch werden, würden wir davon nicht viel merken—bis auf die plötzliche Dunkelheit. Nur, wenn man in unmittelbare Nähe eines Schwarzen Lochs kommt, wird man angesaugt.

Und was passiert, wenn ich angesaugt werde?

Müller: Sobald du in ein Schwarzes Loch eintrittst, würde sich die Realität in zwei Teile teilen. In der einen Realität würdest du sofort eingeäschert werden und in der anderen das Schwarze Loch ganz unbeschadet passieren. Sicher ist allerdings auch da: Wenn du einen bestimmten Punkt überschritten hast, kommt du nie wieder raus.

Wie sieht es dann im Inneren aus?

Müller: Was sich in einem Schwarzen Loch abspielt, wissen wir nicht. Es ist praktisch ein Universum für sich. Da gibt es auch noch Unterschiede, zum Beispiel, ob es rotiert oder nicht. Definitiv ist es schwärzer als schwarz, weil es – von außen betrachtet – wirklich alles Licht schluckt und nichts rauslässt. Von außen betrachtet werden die Lichtfrequenzen röter und dunkler. Stürzt du selbst ins Schwarze Loch, dann gibt es allerdings keine Rötung und Verdunkelung. Im Gegenteil: Das Licht der Umgebung wird blauer und heller. Der Zeitablauf von Geschehnissen in der Umgebung wird immer mehr beschleunigt, während du dich dem Loch annäherst. Schaust du geradeaus, dann siehst du, wie sich die Raumzeit um dich krümmt. Dabei näherst du dich immer mehr dem Ereignishorizont.

Was ist denn der Ereignishorizont?

Knispel: Das ist die ultimative Grenze um die Singularität, hinter der nichts mehr dem schwarzem Loch entkommen kann. Um aus dem Ereignishorizont zu entweichen, müsste man sich schneller als mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, was schlicht unmöglich ist.

Also knalle ich auf den Horizont wie eine Wand?

Müller: Nein, der Ereignishorizont ist keine Wand oder Oberfläche.

Innen rast alles Licht auf die Singularität zu und nichts davon kommt heraus. Schwarze Löcher krümmen die Raumzeit so sehr, dass sie die Rollen tauschen. Das bedeutet also, dass die Zeit dich eigentlich in das Loch in Richtung der Singularität zieht. .

Neuerdings wurde von einer kalifornischen Forschergruppe behauptet, der Ereignishorizont ist eine Feuerwand. Das wird jedoch in der Community sehr kritisch gesehen.

Feuerwand—das klingt nicht gut. Was kommt dann?

Knispel: Wenn du mit den Füßen auf das schwarze Loch zurast, sind diese dem schwarzen Loch näher als dein Kopf – sie werden also stärker angezogen. Dieser Unterschied in der Gravitation nennt sich Gezeitenkraft und kann bei einem schwarzen Loch enorm stark werden. Es kommt zur Spaghettisierung: Du wirst in die Länge gezogen und gleichzeitig seitlich zusammengedrückt. Dein Körper kann dein Blut nicht mehr aus den Füßen gegen die Gezeitenkraft pumpen. Wie ein Jetpilot beim Looping bekommst du einen Blackout und wirst ohnmächtig. Noch näher am schwarzen Loch werden die Gezeitenkräfte schließlich so stark, dass deine Knochen schließlich brechen und du zur Weltraumspaghetti wirst.

Schrecklich. Und das war's?

Müller: Ja, leider gibt es kein Happy-End beim Sturz in ein Schwarzes Loch.

Mit Annäherung an den Horizont beschleunigt sich die Zeit plötzlich enorm. Du siehst das Ende des Universums und wirst gleichzeitig gegrillt.

Alles, was zu dir gehört, muss am Ereignishorizont verbrennen und außen vor bleiben. Deine Begleitung im Weltraum könnte das kaum beobachten, weil du aus ihrer Sicht stark gerötet und verdunkelt aussiehst.

Ich verpuffe also am Horizont, meine Überreste fallen ins Zentrum des Lochs und verändern die Eigenschaften des Lochs. Ein Schwarze Loch hat aber maximal nur drei Eigenschaften: Masse, Rotation und elektrische Ladung. Was geschieht mit den übrigen meiner Eigenschaften, z. B. der Information über meine Haarfarbe?

Müller: Das ist unklar und wird aktuell erforscht. Dieses Problem der Physik Schwarzer Löcher hat auch einen Namen: Informationsverlustparadoxon.

Etwas von dir müsste im Schwarzen Loch weiterleben—die Quantenphysik besagt nämlich, dass Information nie verloren gehen kann. Hier schien die Quantenphysik im Widerspruch zu Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie zu stehen. Aber: Kürzlich fanden Forscher um Dejan Stojkovic der Universität Buffalo eine heiße Spur, nämlich, dass Information über Hawking-Strahlung vom Loch abgestrahlt werden könnte.

Die Frage, über die Gravitationsphysiker sich die Köpfe zerbrechen, lautet also, wer gewinnt? Die Quantenmechanik oder die Relativitätstheorie?

Jeder Test für die Allgemeine Relativitätstheorie war erfolgreich, deshalb gehen wir davon aus, dass sie stimmen muss, weil keine Alternative existiert. Wenn das Wesen der Realität irgendwo versteckt liegt, dann müssen wir danach in einem Schwarzen Loch suchen.

Es gab noch eine Physiker-Gruppe namens AMPS, die 2012 ein kompliziertes Gedankenexperiment durchführte, dass das Paradoxon nur noch paradoxer macht—hochspannend, aber das führt vielleicht zu weit.

Könnte es eigentlich auch auf der Erde Schwarze Löcher geben?

Müller: Ja. Theoretisch können im Teilchenbeschleuniger ein paar produziert werden.

Man hat das versucht, weil die Forscher die Hawking-Strahlung nachweisen wollten. Wenn tatsächlich mit dem Large Hadron Collider ein Schwarzes Loch erzeugt werden würde, wäre es aber winzig klein statt von der Masse von ein paar Millionen Sonnen. Und je kleiner das Loch, desto instabiler ist es.

Was ist die Hawking-Strahlung?

Sie sorgt dafür, dass die Schwarzen Löcher mit der Zeit verdampfen und nicht stabil bleiben. Sie gibt am Ereignishorizont Strahlung ab, aber tatsächlich beobachtet hat sie noch nie jemand. Viele Physiker glauben, dass die Information über verschluckte Materie aus dem Ereignishorizont abstrahlt. Es ist nur sehr schwer vorzustellen, in welcher Form Information ohne Masse existieren kann.

Am Cern versuchen die Forscher, diese Strahlung zu finden. Im Teilchenbeschleuniger wie dem LHC prallen zwar Partikel mit einer Energie von aktuell bis zu 13 Tera-Elektronenvolt aufeinander. Tera steht für Billion, das klingt erstmal viel und bedrohlich. Aber es geht ja um winzige Teilchen: Protronen.

Rechnet man diese Menge in übliche Energieeinheiten um, ist das vergleichbar mit der Bewegungsenergie einer Stechmücke. Das spielt sich ja alles in ganz winzigen Dimensionen ab.

(Wer immer noch Angst vor Schwarzen Löchern hat, kann sich zur Beruhigung ja die folgende Livecam aus dem CERN angucken.)

Also nicht ganz genug Potential für den Weltuntergang.

Nein.

Gut. Vielen Dank.

Fassen wir zusammen: Was genau mit der Information geschieht, die ins Schwarze Loch stürzt, ist unklar. Aus der Sicht eines Außenbeobachters werden wir die Singularität nie erreichen. Aus unserer Sicht erreichen wir sie doch. Wir werden aber ganz kurz vorher am Ereignishorizont gegrillt (oder von einer Feuerwand zerrissen, aber das hielten meine Gesprächspartner für Quatsch). Verdammt, so nah dran an dem Punkt, an dem Raum und Zeit tatsächlich enden.

Das Leben ist eben kein Wunschkonzert, selbst in unendlich gekrümmter Raumzeit.

Update: Der Artikel wurde am 10. Juni nach Rücksprache mit Dr. Benjamin Knispel und Dr. Andreas Müller (11. Juni) aktualisiert und um genauere Informationen zur Spaghettisierung ergänzt.