{"id":"5fe0c3766cee070007f8612e","slug":"licht-im-dunkeln-de","title":"Licht im Dunkeln","audio_url":"https://hls.blinkist.io/bibs/5fe0c3766cee070007f8612e/5fe0c3766cee070007f86130-T1608566218.m4a?Expires=1652846412&Signature=H4puNcukZm98G-AUxCPG8VSWwCGxM6fvTu-WnZehsqbzwqiCrRtglW7EKp~H84Sh~C3Las0NyuF2~WMhsNbgf~eK8u5CxXGuwqMQkjGT~pJOE~ExHVpKEMFlK8LivLvAMTfEtSKJyWsnLOIojhCvbQ3JwQjzuXPCkl785JULzthTfE1fgyZKnBEkqXJ~xn4ixdew6oTv6AbxWs7IVJD7hKfQKkUXz6s826qg276BU0GyyHCPebDzt7FMovbXXAWSg-5J7s5v4ZrPrIpnjqn0VShMLTUp~cHnIHxXdXcN-L1P4uyq2vsn8P0ghsrjW0Xf7372rtRqgVdZJx9k5l0vpg__&Key-Pair-Id=APKAJXJM6BB7FFZXUB4A","chapters":[{"id":"5fe0c3766cee070007f86130","title":"Das Weltall – ein unendliches Forschungsgebiet","text":"

Du sitzt mit ein paar Freunden ums Lagerfeuer, das langsam erlischt. Je kleiner die Flammen werden, desto heller funkeln die Sterne. Ihr legt den Kopf in den Nacken, schaut in den Himmel … und alle werden still. Wow. Die Unendlichkeit. Was sich darin wohl alles verbirgt?

Darüber können wir dir so einiges verraten, schließlich setzen sich Wissenschaftler seit Jahrtausenden mit dieser Frage auseinander. Schon im alten Babylon vor etwa dreitausend Jahren beobachteten gebildete Priester die Bewegungen am Nachthimmel. Die babylonischen Sterndeuter waren so bekannt, dass sie sogar in der Bibel Eingang fanden: als die Heiligen Drei Könige, die Jesus bei seiner Geburt besuchten, indem sie einem Kometen folgten.

Lange Zeit gingen Gelehrte davon aus, dass sich das gesamte Weltall um die Erde dreht. Diese Idee basierte auf einem Modell des griechischen Mathematikers Ptolemäus, der im zweiten Jahrhundert nach Christus lebte. Deswegen nennen wir es auch das ptolemäische Weltbild.

Erst im sechzehnten Jahrhundert wurde das ptolemäische Weltbild auf den Kopf gestellt. 1543 beschrieb Nikolaus Kopernikus zum ersten Mal ein Universum, in dem alles um die Sonne kreist. Wie wir wissen, dauerte es noch eine ganze Weile und kostete einige Überzeugungsarbeit, bis sich Kopernikus’ Idee durchsetzen konnte. Einen entscheidenden Beitrag dazu leistete Galileo Galilei, der 1609 die Jupitermonde entdeckte. Damit lieferte er den wichtigen Beweis, dass sich nicht alles um die Erde dreht. Ende des siebzehnten Jahrhunderts schließlich gelang Isaac Newton der entscheidende Durchbruch, als er zum ersten Mal die Kraft der Gravitation beschrieb. Mit dem Gravitationsgesetz konnte er die Keplerschen Gesetze herleiten und damit erstmals das neue Weltbild physikalisch untermauern.

Universalgelehrte, Mathematiker, Philosophen, Physiker, Forscher und Techniker: Es haben sich schon viele kluge Köpfe mit dem Universum auseinandergesetzt. Sie alle haben dazu beigetragen, dass wir immer mehr darüber wissen.

Seit Jahrtausenden erforschen Menschen die Gesetze des Universums – unser heutiges Bild wurde maßgeblich von Kopernikus, Galilei und Newton geprägt.

Obwohl die Wissenschaft enorme Fortschritte gemacht hat, haben wir noch längst nicht alle Fragen gelöst. Eines der größten Rätsel geben uns die Schwarzen Löcher auf. Aber woher kommen sie überhaupt?

"},{"id":"5fe0c3766cee070007f86131","title":"Das Kuriositätenkabinett der toten Sterne","text":"

In einer sternklaren Nacht wirst du unter den funkelnden Sternen ein paar bekannte Sternbilder entdecken können. Sie gab es schon, als du noch ein Kind warst, und sie wird es noch eine Weile geben. Doch auch Sterne sind nicht für die Ewigkeit gemacht.

Geboren werden Sterne in Wolken aus Gas und Staub. Diese kosmischen Nebel gehören zu den schönsten Gebilden im Universum. In ihrem Inneren ballen sich Gase und Atome zusammen, die sich durch die Schwerkraft verdichten und immer weiter erhitzen. Wenn die Masse einige Tausend Grad heiß ist, zerplatzen die Teilchen und der ganze Nebel implodiert zu neuen Sternen.

Sterne haben in ihrem Inneren sehr viel Energie, doch irgendwann ist der Vorrat aufgebraucht – der Stern stirbt. Wenn das in ferner Zukunft unserer Sonne passiert, wird sie sich zunächst zu einem Roten Riesen aufblähen. Dabei stößt sie ihre äußeren Schichten ins Weltall ab. Anschließend fällt sie zusammen und verwandelt sich in einen Weißen Zwerg. Weiße Zwerge bestehen aus extrem dichter Materie: ein Teelöffel davon würde unglaubliche neun Tonnen wiegen. Diese Energie wird über lange Zeit in Form von Wärme ins Universum abgegeben, bis der Weiße Zwerg so kalt ist, dass er sich in einen Kristall aus Kohlenstoff verwandelt. Dann schwebt ein riesiger Diamant im All.

Manche Sterne sind noch viel größer als unsere Sonne. Wenn sie sterben, wird der Druck in ihrem Inneren so groß, dass sogar die Atome darin zerquetscht werden. Das kannst du dir ungefähr so vorstellen wie ein Fußballstadion, das auf die Größe einer Fünf-Cent-Münze reduziert wird. Wenn das passiert, entsteht eine Supernova, die für kurze Zeit hell im Weltall aufblitzt.

Und manche Sterne sind noch schwerer. Wenn ein Stern mehr als 25-mal so viel wiegt wie unsere Sonne, kollabiert er aufgrund des hohen Drucks zu einem Schwarzen Loch. Seine gesamte Masse befindet sich dann in einem winzigen, unendlich dichten Punkt. Der verschlingt alles, was ihm zu nahe kommt, und lässt es nie wieder hinaus.

Wir können also festhalten: Schwarze Löcher entstehen, wenn ein besonders großer Stern stirbt und in sich zusammenfällt.

Ein Schwarzes Loch ist vor allem schwarz. Es schluckt nicht nur Materie, sondern auch Licht. Deswegen ist es physikalisch unmöglich, es zu fotografieren. Wie gelang es dem Forschungsteam um Heino Falcke dann trotzdem? Um das zu verstehen, müssen wir einen kleinen Ausflug in die Relativitätstheorie machen.

"},{"id":"5fe0c3766cee070007f86132","title":"Raum, Zeit und die Gravitation","text":"

Wir leben in einer angenehm zuverlässigen Welt: Eine Minute dauert immer genau sechzig Sekunden und ein Meter hat immer die gleiche Länge. Diese Verlässlichkeit ist so grundlegend in unserem Leben verankert, dass wir uns eigentlich gar nichts anderes vorstellen können. Doch Albert Einstein hat es gewagt, einen Blick über den Tellerrand dieser vermeintlichen Konstanten zu werfen.

Einstein hat mit der Allgemeinen Relativitätstheorie unser bequemes, zuverlässiges Weltbild auf den Kopf gestellt. Denn er bewies: Das Einzige, was in diesem Universum konstant ist, ist die Lichtgeschwindigkeit. Alles andere, also auch Raum und Zeit, verhält sich relativ dazu. Raum und Zeit werden außerdem von der Gravitation beeinflusst. Mittlerweile können wir das auch auf der Erde nachweisen. Wenn du zwei Atomuhren nimmst und eine davon auf einen Berg bringst, geht sie etwas schneller als die andere Uhr, weil dort oben die Erdanziehungskraft schwächer wirkt.

Die Gravitation krümmt aber nicht nur die Zeit, sondern auch den Raum. Das vierdimensional zu erklären, ist wahnsinnig kompliziert, aber mit drei Dimensionen geht es. Im Mathematikunterricht haben wir gelernt, dass der Umfang eines Kreises immer Pi mal dem Durchmesser ist. Und das stimmt immer. Außer, der Raum ist gekrümmt.

Lass uns folgendes Beispiel zu Hilfe nehmen. Stell dir vor, mehrere Leute halten zwischen sich ein Bettlaken. Wenn es perfekt gespannt ist und du auf das Laken einen Kreis malst, gilt die Formel: Der Umfang des Kreises entspricht Pi mal dem Durchmesser. Wenn du jetzt in die Mitte des Bettlakens ein Gewicht legst, hängt es durch. Und plötzlich stimmt die Formel nicht mehr. Der Durchmesser hat sich vergrößert, während der Umfang ein bisschen kleiner geworden ist.

Wenn wir dieses Gedankenexperiment auf die Relativitätstheorie übertragen, steht das Bettlaken nicht nur für den Raum, sondern auch für die Zeit. Das Gewicht auf dem Bettlaken steht für jede Masse, die es gibt. Jede Gravitation krümmt die Raumzeit.

Schwarze Löcher sind so massereich, dass Raum und Zeit an ihren Rändern verrückt spielen. Die Zeit steht dort praktisch still und Licht fliegt in den waghalsigsten Bahnen umher. Es kann zum Beispiel um ein Schwarzes Loch außen herum scheinen, manchmal fliegt es im Kreis oder sogar spiralförmig.

Schwarze Löcher krümmen also die Raumzeit in ihrem Umfeld und belegen damit Albert Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie.

Wie genau sich Licht, Raum und Materie um ein Schwarzes Loch herum verhalten, verrät uns einiges über das Loch selbst. Zum Beispiel, wie viel Masse es hat oder ob es rotiert. Dank dieser Beobachtungen wissen wir mittlerweile, dass es ganz unterschiedliche Schwarze Löcher gibt.

"},{"id":"5fe0c3766cee070007f86133","title":"Quasare und Schwarze Löcher auf Diät","text":"

Die Existenz von Schwarzen Löchern lässt sich aus Einsteins Formeln ableiten. Allerdings ist die Vorstellung, dass es in unserem Weltall alles verschlingende, chaotische Punkte gibt, irgendwie beunruhigend, oder? Es hat auch eine ganze Weile gedauert, bis sich die Idee durchgesetzt hat. Mittlerweile ist ihre Existenz allerdings wissenschaftlicher Konsens.

Einen ersten Hinweis auf Schwarze Löcher gab die Entdeckung der Quasare. Das Wort Quasar stammt von der Abkürzung QSR, was für quasi-stellare Radioquelle steht. Forscher entdeckten am Himmel Punkte, die sehr weit entfernt waren und unglaublich stark leuchteten. Die Punkte sendeten Radiostrahlen aus, waren aber zu hell, um Sterne zu sein. Gleichzeitig waren sie sehr klein. Wie war das denn möglich? Ganz einfach, im Zentrum eines Quasars befindet sich ein Schwarzes Loch.

Doch seit wann leuchten Schwarze Löcher? Das Licht kommt von Gasen, die von dem Schwarzen Loch angezogen werden. Dieser Prozess erfolgt so schnell, dass sich die Gase erhitzen und durch die Energie hell aufleuchten, bevor sie auf ewig im Schwarzen Loch verschwinden.

Mittlerweile wissen wir, dass es auch im Zentrum von Galaxien Schwarze Löcher gibt, sogar in unserer Milchstraße befindet sich eines. Es heißt Sagittarius A* und ist leider viel schwieriger zu beobachten als ein Quasar. Das liegt zum einen daran, dass wir durch die ganze Milchstraße hindurch sehen müssten, um Sagittarius A* zu beobachten. Und zum anderen ist unser persönliches Schwarzes Loch auch noch sehr dunkel. Es ist nicht von Gas umgeben, daher leuchtet es nicht.

Falls du dir schon Sorgen gemacht hast: Das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße ist übrigens keine Bedrohung für uns. Im Gegensatz zu Quasaren, die pro Jahr durchschnittlich eine Sonne verschlingen, nimmt Sagittarius A* in einem Jahr gerade mal die Masse eines Erdmondes auf. Es ist gewissermaßen auf Diät, weil sich in seiner Umgebung nicht viel befindet.

Am Rand von Schwarzen Löcher gibt es sogenannte Jets. So nennt man Materie-Strahlen, die dem Schwarzen Loch gerade noch so entkommen konnten. Diese Jets können wir beobachten. Wir nehmen also einiges von dem wahr, was sich um die Schwarzen Löcher herum abspielt. Aber wir können nicht in sie hineinsehen.

Rekapitulieren wir: Schwarze Löcher, die hell strahlen, nennt man Quasare. Im Zentrum der meisten Galaxien befindet sich hingegen ein dunkles Schwarzes Loch, in das wir nicht hineinsehen können.

Schwarze Löcher sind höchst rätselhaft. Dies trieb Heino Falcke an, mehr über sie herauszufinden. Vor allen Dingen wollte er sie sehen.

"},{"id":"5fe0c3766cee070007f86134","title":"Zwanzig Jahre für ein Bild","text":"

Stell dir vor, du springst auf einer Hüpfburg in einer Turnhalle und willst dabei eine kleine Mücke an der gegenüberliegenden Wand beobachten. Das ist, vorsichtig ausgedrückt, ein wenig kompliziert. Mit Schwarzen Löchern ist es nicht einfacher.

Wenn man etwas in großer Entfernung beobachten möchte, muss man ganz stillhalten. Leider tut das unsere Erde nicht. Kontinente driften auseinander und sogar der Kölner Dom bewegt sich jeden Tag aufgrund der Gezeiten circa fünfunddreißig Zentimeter rauf und runter! Außerdem eiert die Erde auf ihrer Umlaufbahn. So wird ein Foto von einem sehr weit entfernten Punkt natürlich total verwackelt.

Der Trick, um bessere Bilder zu erhalten, ist die Interferometrie. Dazu schalten Forscher mehrere Teleskope zusammen. In New Mexico in den USA gibt es dafür zum Beispiel das Radioteleskop Very Large Array. Stell dir das als ein großes Gelände vor, auf dem insgesamt siebenundzwanzig riesige Parabolspiegel in großem Abstand voneinander stehen.

Für ein Foto von einem Schwarzen Loch braucht man sehr viele solcher Teleskope, die auf der ganzen Erde verteilt sind. Nachdem sie über längere Zeit das Zielobjekt aufgenommen haben, braucht man Computer mit extrem hoher Rechenleistung, die die riesigen Datenmengen zusammenführen und die ganze Bewegung auf unserem Planeten herausrechnen. Und man braucht ein großes Team an Wissenschaftlern, die die Teleskope und Rechner bedienen. Kurz gesagt: Es ist ein Heidenaufwand und sehr teuer.

Daher bewarben sich Forschungsteams aus der ganzen Welt gemeinsam um Gelder für das Projekt. Zum Glück waren sie erfolgreich. Unter anderem erhielten die Forscher den niederländischen Spinoza-Preis, der mit 2,5 Millionen Euro dotiert ist. Außerdem schafften sie es, den Europäischen Forschungsrat ERC von ihrem Projekt zu überzeugen, der 14 Millionen Euro dazugab. Und weitere acht Millionen Dollar kamen von der National Science Foundation in den USA.

Die Forscher entschieden sich schließlich, nicht Sagittarius A* zu fotografieren, sondern das etwas weiter entfernte Schwarze Loch M87. Aber warum? Die Entscheidung hatte zwei Gründe. M87 ist besser von der Nordhalbkugel zu sehen, und da stehen die meisten Teleskope auf der Erde. Außerdem kann man M87 beobachten, ohne dass die Milchstraße im Weg ist.

Wie wir sehen, braucht es für ein Bild von einem Schwarzen Loch drei Dinge: Geld, Zeit und ein riesiges Team an Wissenschaftlern, die dafür auf dem ganzen Globus koordiniert zusammenarbeiten.

Ende März 2015 war schließlich alles gefunden: Die Finanzierung stand, das Forschungsteam war startklar und die Teleskope waren reserviert. Es konnte also losgehen. Die Wissenschaftler schwärmten auf ihre Beobachtungsposten aus.

"},{"id":"5fe0c3776cee070007f86135","title":"Von der Antarktis ins Rechenzentrum","text":"

Das Team um Heino Falcke konnte Teleskopstationen auf der ganzen Welt für eine Zusammenarbeit gewinnen. Es war abenteuerlich: Einige Forscher machten sich auf den Weg ins ewige Eis am Südpol, andere wurden auf dem Weg zu ihrem Teleskop unter der heißen Sonne Mexikos ausgeraubt. Auch auf Hawaii, in Spanien, in den USA und in Chile nahmen verschiedene Teleskopstandorte teil.

Nach einigen Testläufen starteten die Aufnahmen im April 2017. Bei Aufnahmen mit mehreren Teleskopen kann unglaublich viel schiefgehen. Mal spielt das Wetter nicht mit, mal beeinflussen Temperaturschwankungen die Winkel der Teleskope. Rechner können streiken, Kabel können sich verwirren, Menschen können die falschen Knöpfe drücken … Hinzukommt, dass die Forscher unter einem enormen Druck arbeiteten: Jede Stunde am Teleskop kostete fünfhundert Euro, und sie waren rund um die Uhr besetzt.

Heino Falcke war in diesen Tagen gemeinsam mit Kollegen an einem Teleskop in der Nähe von Málaga im Einsatz. Das Teleskop befindet sich neben einer Skistation und wirkt ein wenig wie ein Luxushotel aus den Siebzigerjahren. Allerdings waren die Nächte weniger bequem als in einem Hotel. Die Wissenschaftler mussten mehrere Nachtschichten in äußerster Konzentration verbringen. Acht Teleskope und Dutzende Akademiker mussten sekundengenau koordiniert werden – doch alles klappte! Das Wetter, die Technik, die Leute – einfach alles spielte mit. Später kehrten die Forscher noch für einige weitere Durchgänge zurück, doch die Daten vom April 2017 waren die besten. Aus ihnen sollte schließlich das Bild entstehen.

Aber was nimmt so ein Teleskop eigentlich auf? Und wie wurde daraus das weltberühmte Bild vom Schwarzen Loch? Die eingesetzten Radioteleskope messen Frequenzen im Bereich von Radiowellen. Durch die Menge der Teleskope hatten die Wissenschaftler am Ende ziemlich viele Daten zusammen, 3,5 Petabyte um genau zu sein. Wir schaffen es auch nicht genau, uns vorzustellen, wie viel das ist, aber ein Petabyte hat fünfzehn Nullen. Die Forscher schickten die Festplatten von den Teleskopen zurück nach Europa. Und das ganz ohne Sicherungskopie, das wäre schlicht zu teuer gewesen. Als alle Rechner beisammen waren, ging es los: Das Projekt teilte sich in verschiedene Teams auf und alle machten sich daran, die Daten von den verschiedenen Teleskopen zu kombinieren und mögliche Wackler und andere störende Effekte herauszurechnen.

Stellen wir uns diesen spektakulären Aufwand noch einmal vor: Acht Teleskope auf der ganzen Welt werden sekundengenau koordiniert, um gemeinsam die Daten für ein ganz besonderes Bild zu sammeln. Die erste Aufnahme des Schwarzen Loch M87.

Am 10. April 2019 war es dann so weit: Heino Falcke hatte die Ehre, der Öffentlichkeit das lang ersehnte Bild zu präsentieren.

"},{"id":"5fe0c3776cee070007f86136","title":"Die Grenzen des Wissens","text":"

Es war ein magischer Moment. Die Zuschauer im Pressesaal der Europäischen Kommission hielten den Atem an, nachdem Heino Falcke seine kurze Rede beendet hatte. Auf der großen Videoleinwand begann ein Flug durchs All. Untermalt von dramatischer Musik zoomte der Film schließlich auf das bisher Ungesehene: Die Menschheit sah zum ersten Mal ein Schwarzes Loch.

Die weltweite Resonanz war überwältigend, das Bild prangte überall auf den Titelseiten. Nicht nur die Forschergemeinde war fasziniert, sondern das Foto sprach alle Menschen an – und einige von ihnen hatten das Gefühl, direkt in die Hölle zu sehen.

Vielleicht überrascht es dich, zu hören, dass Heino Falcke gläubiger Christ ist. Heute werden Religion und Wissenschaft meist als Widersprüche dargestellt. Nicht-Gläubige weisen gerne darauf hin, dass sich die Kirche in der Vergangenheit immer wieder als wissenschaftsfeindlich gezeigt hat. Sie hat zum Beispiel Galileo Galilei unter Hausarrest gestellt oder die Schriften von Kopernikus auf den Index der verbotenen Bücher gesetzt.

Doch die Kirche hat auch viel unternommen, um neues Wissen zu fördern. Über Jahrhunderte hinweg waren es vor allem die Klöster, die Bildung und Forschung ermöglichten. Viele der bedeutendsten Gelehrten waren nicht nur Physiker und Mathematiker, sondern auch Theologen. Kopernikus war zum Beispiel Domherr und auch Isaac Newton war theologisch geschult.

Aber stehen denn die Erkenntnisse der Wissenschaft nicht im Widerspruch zu dem, was beispielsweise in der Bibel steht? Der Autor findet das nicht. Im Gegenteil: Er denkt, dass erst das Suchen nach Antworten uns zu Menschen macht. Das Universum hat noch längst nicht alle seine Geheimnisse enthüllt, es gibt noch unendlich viel zu rätseln und zu staunen. Vielleicht werden wir sogar niemals alle Fragen dieser Welt beantworten können?

Wir haben trotz aller Forschung immer noch keine Ahnung, wie die Quantenphysik und die Relativitätstheorie zusammengehören. Bisher verstehen wir nicht, wie das menschliche Bewusstsein funktioniert, und wir können nicht in Schwarze Löcher hineinsehen. Außerdem wissen wir nichts darüber, was vor dem Urknall war. In all diesen unerforschten Winkeln kann sich Gott verstecken.

Wir sehen: Trotz all der wissenschaftlichen Fortschritte bleibt immer noch Platz für Gott in unserer Welt.

Unsere Welt an sich ist schon ein Wunder und die Wissenschaft kann Gottes Existenz weder beweisen noch widerlegen. Wir können nur an ihn glauben. Die Wissenschaft hat uns gezeigt, wie klein wir sind. Gott kann uns zeigen, wie wertvoll wir sind.

"},{"id":"5fe0c3776cee070007f86137","title":"Fazit","text":"

Das Weltall steckt voller erstaunlicher, wunderbarer Phänomene. Wir haben längst noch nicht alle entdeckt. Wenn wir die Teleskope links liegen lassen und uns stattdessen in die Welt der Mathematik oder der theoretischen Astronomie begeben, wird es noch verrückter: Nach den Formeln von Einstein ist es zum Beispiel möglich, dass Schwarze Löcher auch ein Gegenstück haben, weiße Löcher. Mathematisch ist es sogar erklärbar, dass diese durch Wurmlöcher verbunden sind, durch die wir – theoretisch natürlich – durch Zeit und Raum reisen können.

Aber gibt es diese Dinge wirklich? Wir wissen es nicht. So viele Fragen sind noch unbeantwortet. Auch wenn eine engagierte Forschergemeinde heute so viele Details über unsere Welt kennt wie nie zuvor, werden wir vermutlich niemals alle Fragen beantworten können. So bleibt in unserem Leben immer noch Platz für Spiritualität. Und dafür, in den Himmel zu blicken und zu staunen.

Haben dir diese Blinks gefallen?

Wir freuen uns, zu hören, was du denkst! Schreib einfach eine E-Mail an remember@blinkist.com mit dem Betreff Licht im Dunkeln und teile deine Gedanken mit uns.

Zum Weiterlesen: Die perfekte Theorie von Pedro G. Ferreira

Du findest schwarze Löcher spannend, aber bei dem Blink zur Relativitätstheorie hat dir ein bisschen der Schädel gebrummt? Kein Wunder, sie ist wirklich kompliziert. Obwohl sie schon über hundert Jahre auf dem Buckel hat, ist die Theorie nach wie vor aktuell und für viele Menschen eine intellektuelle Herausforderung. Falls du hier ein bisschen tiefer einsteigen möchtest, probier es doch mal mit unseren Blinks zu Die perfekte Theorie von Pedro G. Ferreira (2019).

"}]}

Log in to Blinkist

Sign up for Blinkist

Learn more, live more