Das größte schwarze Loch des Universums - Ein Größenvergleich

Das Größte, was es im Universum gibt, sind schwarze Löcher. Im Gegensatz zu Planeten oder Sternen gibt es bei ihnen rein physikalisch keine Größenbegrenzung. Und sie können wortwörtlich unendlich weiterwachsen. Allerdings entstehen schwarze Löcher, ob die ganz kleinen oder die Riesen des Universums, nur unter sehr spezifischen Bedingungen. Wie werden schwarze Löcher also so groß? Und wie groß ist das Größte, das wir kennen?

(Neugierige Musik)

In diesem Video geht es nicht darum, wie schwarze Löcher funktionieren oder wie sie entstehen. Das siehst du in unsren Video über schwarze Löcher und Neutronensterne. In diesem Video wollen wir einfach das größte Ding im Universum finden. Aber fangen wir mal ganz klein an.

Die allerkleinsten schwarzen Löcher gibt es in Wirklichkeit vielleicht gar nicht. Falls doch, sind sie wohl die ältesten Objekte im ganzen Universum, sogar noch älter als Atome. Entstanden wären sie direkt nach dem Urknall, als das Universum so dicht mit gewaltiger Energie bepackt war, dass selbst ein winziger Teil, der nur ein wenig dichter war als das Drumherum, zu einem schwarzen Loch werden konnte. Das kleinste uranfängliche schwarze Loch, das es vielleicht noch gibt, wäre so um eine Billion Kilogramm schwer. Die Masse eines großen Berges. Dabei wäre es aber nur so groß wie ein Proton. Ein uranfängliches schwarzes Loch mit der Masse der Erde wäre kaum größer als eine Münze. Deshalb sind sie sehr schwer zu finden. Und wir haben bis jetzt noch keines gesehen. Falls sie existieren, könnten sie vielleicht sogar diese mysteriöse dunkle Materie sein, die ganze Galaxien zusammenhält.

Aber zurück zu den schwarzen Löchern, von denen wir wissen, dass es sie da draußen gibt. Damit ein schwarzes Loch entsteht, muss genug Masse so dicht zusammengepresst werden, dass sie selbst in sich zusammenfällt. Weitere Masse lässt das schwarze Loch dann wachsen. Im heutigen Universum existieren solche Verhältnisse nur bei den gewaltigsten kosmischen Ereignissen. Etwa wenn zwei Neutronensterne verschmelzen. Oder der Kern eines sehr massiven Sterns in einer Supernova zusammenfällt. Als Maßeinheit nehmen wir mal unsere Sonne. Also etwa zwei Millionen Billionen Kilogramm.

Das kleinste uns bekannte schwarze Loch hat die 2,7-fache Masse der Sonne. und einen Durchmesser von 16 Kilometern. Also ungefähr den Durchmesser des Pariser Stadtgebiets. Ein anderes Leichtgewicht von einem schwarzen Loch begleitet den Roten Riesen V723 Mon. Dieser Stern hat mit 30 Millionen Kilometern Durchmesser die 24-fache Größe unserer Sonne, wird aber von einem winzigen schwarzen Loch von gerade mal 17,2 Kilometern Durchmesser rumgeschubst. Dieser Winzling ist so viel kleiner als der Stern, den er mobbt, dass wir die zwei kaum im Vergleich zeigen können.

Eines der größten bekannten stellaren schwarzen Löcher heißt M33 X-7. Es ist gerade dabei, sich Stück für Stück einen Blauen Riesen mit 70 Sonnenmassen einzuverleiben. Die gestohlene Materie rotiert um das schwarze Loch wie ein Wasserstrudel um den Abfluss. Dabei heizt sie sich durch Reibung so stark auf, dass sie anfängt zu leuchten - 500.000-mal heller als unsere Sonne. Trotzdem hat X-7 nur 15,65 Sonnenmassen. Und ist mit 92 Kilometern gerade mal groß genug, um Korsika zu beschatten.

Um noch größer zu werden, fressen schwarze Löcher jetzt entweder noch jede Menge Sterne oder noch besser: verschmelzen mit einem anderen schwarzen Loch. Erst seit Kurzem haben wir überhaupt die Instrumente, um solche Verschmelzungen zu sehen. und können aktuell eine Menge spannender Dinge beobachten. Zum Beispiel zwei massereiche schwarze Löcher in einer 17 Milliarden Lichtjahre entfernte Galaxie. Während sie einander wild umkreisten, gaben sie mehr Energie in Form von Gravitationswellen ab, als alles Licht von allen Sternen in der Milchstraße in 4.400 Jahren zusammen. Daraus entstand ein neues schwarzes Loch, das etwa den Durchmesser Deutschlands und 142 Sonnenmassen hat.

Und dann fehlen plötzlich ein paar Größenordnungen. Denn es gibt zwar viele schwarze Löcher mit bis zu 150 Sonnenmassen, und auch welche mit der millionenfachen Masse der Sonne, aber dazwischen gibt es nichts. Was merkwürdig ist, sind wir doch davon ausgegangen, dass schwarze Löcher einfach immer weiterwachsen. Aber dieses Wachstum geht nicht schnell genug, um die Existenz der massereichsten schwarzen Löcher zu erklären. Das Universum ist nicht alt genug, dass diese supermassereichen schwarzen Löcher entstanden sein könnten, weil sie Sterne verputzt haben, oder miteinander verschmolzen sind. Da muss noch was anderes passiert sein.

Vielleicht können wir die Entstehung dieser größten schwarzen Löcher nur mit den größten Sternen, die es je gab, erklären. Mit Quasi-Sternen. Zum Größenvergleich mal die größten Sterne heute. Unsere Sonne ist daneben nur ein Sandkorn. Wir wissen nicht, ob es Quasi-Sterne wirklich gab. Aber sie sind ein spannendes Konzept, wenn es darum geht, die Entwicklung von schwarzen Löchern zu beschleunigen. Angenommen, die Masse im jungen Universum war so dicht, dass Quasi-Sterne auf die tausendfache Masse unserer Sonne anwachsen konnten. Die Kerne dieser Sterne werden dann von ihrem eigenen Gewicht erdrückt und bilden noch während der Entstehung schwarze Löcher. Heutige Sterne würden bei diesem Vorgang zerstört. Aber innerhalb der Quasi-Sterne könnte sich ein Gleichgewicht gebildet haben. Die Anziehungskraft drückt den supermassiven Stern zusammen und füttert das schwarze Loch. erhitzt dabei das hineinfallende Material aber so stark, dass der Druck der Strahlung den Stern stabilisiert. So hatten diese schnellwachsenden schwarzen Löcher vielleicht Millionen Jahre Zeit, den Quasi-Stern zu fressen. Und konnten viel größer werden als stellare schwarze Löcher heute. Zu schwarzen Löchern, die größer sind als die Erde. Mit mehreren tausendmal der Masse der Sonne. Diese schwarzen Löcher waren vielleicht der Ursprung von supermassiven schwarzen Löchern.

Jetzt sind wir also bei den Herrschern des Universums angelangt, den größten Körpern, die es gibt. Im Zentrum der meisten Galaxien sitzt ein supermassives schwarzes Loch, und sie sind wahre Riesen. In der Milchstraße gibt es Sagittarius A*. Ein Supermassives schwarzes Loch mit etwa vier Millionen Sonnenmassen, das ganz gelassen vor sich hinlebt. Wir wissen, dass es da ist, weil wir sehen, wie ein paar Sterne anscheinend von einem schwarzen Fleck herumgeschubst werden. Trotz seiner unglaublichen Masse hat das schwarze Loch nur den 17-fachen Durchmesser der Sonne. Damit ist es kleiner als die meisten Riesensterne, aber Millionen Mal massereicher.

Da supermassive schwarze Löcher so massereich sind, und im Zentrum von Galaxien sitzen, stellen viele Leute sie sich ein bisschen wie die Sonne in einem Sonnensystem vor. Ein Anker, der alles festhält und in eine Umlaufbahn zwingt. Das ist aber falsch. Die Sonne macht 99,86 Prozent aller Masse im Sonnensystem aus. Ein supermassereiches schwarzes Loch hingegen hat nur 0,001 der Masse in der Galaxie. Die Milliarden Sterne in den Galaxien sind auch nicht durch Schwerkraft daran gebunden, es ist die Gravitationswirkung der schwarzen Materie, die alles zusammenhält.

Viele supermassive schwarze Löcher sind nicht gerade sanfte Riesen, vor allem dann nicht, wenn sie Berge von Masse in ihrer Galaxie fressen. Das schwarze Loch im Zentrum der Galaxie BL Lacertae frisst so viel Materie, dass Plasmastrahlen entstehen, die fast bis auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigen. Würde die Erde um diesen riesigen Himmelskörper kreisen, würde er uns 115-mal größer im Durchmesser erscheinen als unsere Sonne. Und seine glühend heiße Akkretionsscheibe würde uns innerhalb von Sekunden verbrennen.

Und jetzt kommen wir zu schwarzen Löchern, die so groß sind, dass die Sterne daneben lächerlich klein wirken. In der Galaxie Cygnus A gibt es ein supermassereiches schwarzes Loch mit 2,5 Milliarden Sonnenmassen und einem Durchmesser von 14,7 Milliarden Kilometern. Würde das unsere Sonne ersetzen, würde es sämtliche Planeten verschlucken. und sich über den halben Weg bis zum Rand unseres Sonnensystems erstrecken. Es frisst so viel Masse und Material, dass seine Akkretionsscheibe zu einer Art magnetischem Trichter wird, der Gase ausspuckt und dabei riesige Radioblasen macht, die mit einem Durchmesser von einer halben Million Lichtjahren hoch über die Galaxie ragen. Das ist zweieinhalb-mal die Milchstraße.

Auch in der Galaxie Messier 87 sitzt ein ziemlich großes supermassives schwarzes Loch. Es hat 6,5 Milliarden Sonnenmassen - und war das erste auf Foto gebannte schwarze Loch überhaupt. Na ja, zumindest sieht man leuchtende Gase am Rand einer bedrohlichen Finsternis. Diese schwarze Kugel ist so groß, dass sie unser ganzes Sonnensystem bedecken würde. Aber es geht immer noch größer.

Kommen wir zu den massereichsten schwarzen Löchern, den vielleicht größten Körpern aller Zeiten. Sie sind so verfressen, dass sie auf mehrere zehn Milliarden Sonnenmassen angewachsen sind. Ihre Anziehung treibt einen Quasar an, eine Akkretionsscheibe, die heller scheint als Tausende Galaxien voller Sterne. Sie sind so massereich, dass sie sich eine eigene Kategorie verdient haben: ultramassiv.

Das ultramassiv schwarze Loch im Zentrum der Galaxie OJ 287 hat 18 Milliarden Sonnenmassen. Es ist so groß, dass sein eigenes supermassives schwarzes Loch darum herumkreist, das selbst schon fast 40-mal größer ist als Sagittarius A*. Wir können uns dieses Teil gar nicht vorstellen und es kaum mit irgendwas vergleichen. In seinem enormen Durchmesser hätte unser Sonnensystem bequem dreimal Platz.

Abe beenden wollen wir diesen irren Wettbewerb mit dem König der Könige: TON 618. Ein schwarzes Loch, das ganze Galaxien von Materie frisst. Hell wie Hunderte Billionen Sterne scheint. Und noch aus 18 Milliarden Lichtjahren Entfernung zu sehen ist. Es hat unglaubliche 66 Milliarden Sonnenmassen und ist so groß, dass Licht von der Überquerung des Ereignishorizonts bis zur Singularität eine Woche bräuchte. Unser Sonnensystem hätte elfmal in seinem Durchmesser Platz. Vielleicht wirklich der größte Körper des Universums. Und vielleicht ist es sogar noch größer als wir denken. Denn TON 618 ist so weit weg, dass wir nur sehen, wie es vor etwa zehn Milliarden Jahren ausgesehen hat. Vielleicht hat es in der Zwischenzeit noch bedeutend an Größe zugelegt.

So oder so sind schwarze Löcher geheimnisvoll und gigantisch. Es wird sie weitergeben, lange, nachdem alles andere vergangen ist. Und sie werden dabei immer noch größer und größer. Sehen wir uns das noch mal im Schnelldurchlauf an: vom kleinstmöglichen schwarzen Loch bis zum allergrößten.

(Sphärische Musik)

(Sanfte Musik, Vogelgezwitscher)