Das massivste Schwarze Loch – TON 618 und seine Superlative

0:00 Ganz herzlich Willkommen zu einer neuen Folge von Schlafreise durch das Universum, deinem Podcast zum Loslassen, entspannen und lernen. Kennst du schon unsere anderen Schlafreisereien wie Schlafreise durch vergessene Welten oder durch die Natur, wenn nicht, schau auch gerne mal dort vorbei, da wir hier auch weitere Spannende behandeln.

0:20 Heute nehmen wir dich mit auf eine Reise ans andere Ende des beobachtbaren Universums, zu einem Objekt, das so unvorstellbar massiv ist. Dass selbst die größten Zahlen, die unsere Sprache kennt, kaum ausreichen, um es zu beschreiben. Wir reisen zu Ton 618, dem bekanntesten Kandidaten für das massivste Schwarze Loch im Universum. Stell dir vor, du würdest aus dem Weltall auf unsere Milchstraße blicken, du siehst eine flache, spiralförmige Scheibe aus Hunderten von Milliarden Sternen, die sich langsam drehen wie ein kosmisches Karussell in der Mitte liegt ein schwarzes Loch.

0:57 Namens Sagetarius a Stern, ein Gigant mit der Masse von etwa 4000000 sonnen. Für uns Menschen ist das eine kaum vorstellbare Zahl 4000000 sonnen komprimiert zu einem Punkt im Raum und doch gegenüber Ton 618 ist sagetarius a Stern fast winzig, denn Tonne 618 besitzt eine Masse, die dem 66 Milliarden fachen unserer Sonne entspricht. 66 Milliarden Sonnen konzentriert in einem einzigen Punkt.

1:29 Wenn man Sagittarius A Stern neben Ton 618 stellte, wäre es so, als würde man ein Sandkorn neben einen ausgewachsenen Wal legen. Aber bevor wir in die Tiefen dieses Monsters eintauchen, lass uns einen Moment bei der Stille verweilen, stell dir den Weltraum vor, keine Luft, kein Klang, nur das sanfte Glimmen von Galaxien, die wie Inseln aus Licht im Dunkeln treiben. Der Weltraum selbst ist größtenteils leer, ein Vakuum so vollständig, dass ein menschliches Ohr dort nichts wahrnehmen würde.

2:02 Und doch ist dieser scheinbar leere Raum durchzogen von Gravitationsfeldern von Licht, das seit Milliarden von Jahren unterwegs ist, von Strahlung und von den unsichtbaren Architekturen, die Galaxien zusammenhalten. Es ist eine Stille, die gleichzeitig absolut und lebendig ist. Tonnen 618 liegt in einer Entfernung von etwa 10,4 Milliarden Lichtjahren.

2:26 Jagdhunde nahe der nördlichen Himmelssphäre des Himmels. Das Licht, das wir heute mit unseren Teleskopen empfangen, hat also 10,4 Milliarden Jahre eine Reise gemacht, um uns zu erreichen, als dieses Licht ausgesandt wurde, war das Universum gerade einmal rund 3 Milliarden Jahre alt, die Erde existierte noch nicht, die Sonne ebenfalls nicht.

2:50 Das, was wir sehen, wenn wir Ton 618 beobachten, ist also kein gegenwärtiges Bild. Es ist eine Momentaufnahme einer Vergangenheit, die so weit zurückliegt, dass sie kaum zu greifen ist. Was wir sehen, ist kein schwarzes Loch im engeren Sinne, denn schwarze Löcher selbst sind unsichtbar. Was leuchtet, ist das sogenannte Quasar, Phänomen Ton. 618 ist ein Quasar.

3:15 Ein quasi stellares Objekt, das entsteht, wenn ein supermassereiches schwarzes Loch aktiv Materie seiner Umgebung verschluckt. Diese Materie sammelt sich in einer gewaltigen Akkretionsscheibe an, einer Art kosmischen Spirale aus Gas, Staub und Plasma, die sich um das Schwarze Loch dreht. Dabei wird sie auf annähernd Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und erhitzt sich auf viele Millionen Grad. Das Ergebnis ist eine Leuchtkraft, die alle Vorstellungskraft übersteigt.

3:46 Ton 618 strahlt mit einer Helligkeit, die ungefähr dem 140 Billionenfachen der Leuchtkraft unserer Sonne entspricht, ein einzelnes Objekt am anderen Ende des Universums und dennoch so hell, dass Astronom innen es mit ihren Instrumenten aus über 10 Milliarden Lichtjahren Entfernung noch erkennen können.

4:07 Lass diese Zahl einen Moment in dir wirken. 140 Billionen Sonnen stell dir vor, du könntest all diese Energie in einem einzigen Punkt bündeln, ein Quasar wie Tonne 618 überstrahlt die gesamte Galaxie, in der er sich befindet, Milliarden von Sternen ausgelöscht im Glanz eines einzigen rasenden kosmischen Motors. Doch so beeindruckend die Leuchtkraft auch ist, es ist die Masse von Ton 618, die Forschende am meisten in Stauden versetzt.

4:38 Wie misst man überhaupt die Masse eines schwarzen Lochs, das weit jenseits unser Galaxie liegt, die Methode, die hier angewendet wird, heißt Reverbationskartierung, auf Englisch Reverbation Mapping, sie basiert auf einem einfachen Prinzip. Quasare Fluktuieren in ihrer Helligkeit, mal leuchten sie etwas stärker, mal etwas schwächer. Diese Schwankungen im zentralen Bereich des Quasars pflanzen sich mit Lichtgeschwindigkeit nach außen fort und erreichen mit einer gewissen Verzögerung die Gaswolken, die das schwarze Loch umgeben, indem man die zeitliche Verzögerung zwischen der zentralen Schwankung und der Reaktion der obliegenden Gaswolken misst.

5:20 Kann man auf die Größe der sogenannten Broad Line Region schließen, kombiniert man dies mit der Geschwindigkeit des Gases, ermittelt durch die Dopplerverschiebung der Spektrallinien, lässt sich mit Hilfe der Gravitationsgesetze die Masse des Schwarzen Lochs berechnen, es ist, als würde man einen unsichtbaren Planeten durch seine Wirkung auf einen sichtbaren Begleiter erschließen, ein indirektes, aber dennoch erstaunlich präzises Verfahren.

5:48 Das Ergebnis dieser Messung ergab eine Masse von 66 Milliarden Sonnenmassen. Zum Vergleich die gesamte Milchstraße enthält schätzungsweise 100 bis 400 Milliarden Sterne Ton 618 schleppt also eine Masse mit sich, die dem Gewicht eines erheblichen teils einer gesamten Galaxie entspricht, zusammengezogen in einem einzigen Punkt. Aber was ist ein schwarzes Loch eigentlich? Ein schwarzes Loch entsteht, wenn Materie so dicht zusammengepackt wird, dass die Gravitation alles überwältigt. Selbst das Licht kann der Anziehungskraft nicht entkommen, die Grenze, ab der nichts mehr zurückkehren kann, nennt man Ereignishorizont für Ton 618 ist dieser Ereignishorizont unvorstellbar groß, er hat einen

6:37 Radius von etwa 1300 astronomischen Einheiten. Das ist 1300 mal die Entfernung von der Sonne zur Erde. In unserem Sonnensystem würde dieser Radius weit über die Umlaufbahn von Neptun hinausreichen, er würde bis weit in den Kolpergürtel ragen, jener fernen Region eisiger Kleinkörper, die unser Sonnensystem am Rand einhüllt.

7:02 Der Ereignishorizont von Ton 618 allein wäre so groß, dass unser gesamtes Sonnensystem darin verschwinden würde, ohne dass er auch nur sonderlich beeindruckt wäre. Innerhalb des Ereignishorizonts gelten die Gesetze der Physik, wie wir sie kennen, nicht mehr in gewohnter Form, die allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein beschreibt, wie die Masse die Raumzeit krümmt, je größer die Masse, desto stärker die Krümmung. An einem schwarzen Loch wird diese Krümmung so extrem, dass Raum und Zeit ihre vertrauten Eigenschaften verlieren. Für Beobachter innen weit außerhalb würde eine Person, die sich dem Ereignishorizont nähert, langsamer und langsamer werden, eingefroren in einem letzten Moment, wo, wo sie jenseits der Schwelle

7:46 verschwindet, für die Person selbst hingegen würde nichts Ungewöhnliches passieren, zumindest nicht im ersten Augenblick, sie würde den Horizont überstreiten, ohne eine sichtbare Grenze zu spüren, die. Was danach folgt, kann die Physik derzeit nicht vollständig beschreiben. Dies ist eine der größten offenen Fragen der modernen Wissenschaft. Stell dir nun vor, du Schwebst weit außerhalb von Ton 618 in einem sicheren Abstand und beobachtest das Spektakel, die Akkretionsscheibe dreht sich wie ein kosmischer Malstrom. Heißes, leuchtendes Gas, Spiralisiert nach innen erhitzt sich immer weiter und sendet dabei enorme Mengen an Röntgenstrahlung, ultraviolettem Licht und sichtbarem Licht aus. Senkrecht zur Scheibe schießen

8:34 mächtige Plasmastrahlen, sogenannte relativistische Jets, weit ins All hinaus, manchmal über 100 Tausende von Lichtjahren. Diese Jets entstehen durch komplexe magnetische Prozesse in der Nähe des rotierenden Schwarzen Lochs und sind selbst wieder Quellen intensiver Strahlung. Sie sind eines der faszinierendsten Phänomene im Universum, kosmische Leuchttürme, die aus der Nacht des Weltalls strahlen nun mag man sich fragen, wie ist ein Objekt wie Ton 618 überhaupt entstanden in. Das Wachstum supermassereicher Schwarzer Löcher ist eine der größten Fragen der modernen Kosmologie. Ein schwarzes Loch wächst, indem es Materie aus seiner Umgebung verschluckt, Gas, Staub und gelegentlich ganze Sterne, es kann auch mit anderen schwarzen

9:26 Löchern verschmelzen, doch selbst bei diesen Wachstumsprozessen ist es schwer zu erklären, wie ein Objekt in den ersten Milliarden Jahren des Universums eine so gewaltige Masse erreichen konnte. Das frühe Universum war Dichter und heißer als heute, und Materie stand in konzentrierteren Formen zur Verfügung.

9:45 Aber selbst diese Bedingungen scheinen kaum ausreichend zu sein, um ein schwarzes Loch von 66 Milliarden Sonnenmassen in der verfügbaren Zeit zu erzeugen. Die Forschung vermutet, dass sogenannte direkte Kollapsschwarze Löcher eine Rolle spielen könnten. Also Objekte, die nicht aus sterbenden Sternen entstanden, sondern aus dem direkten Kollaps riesiger Gaswolken.

10:08 Oder dass die frühen schwarzen Löcher unter bestimmten kosmischen Bedingungen deutlich schneller wachsen konnten als die heutigen Modelle vorhersagen. Die Antworten stehen jedoch noch aus, das Universum ist etwa 13,8 Milliarden Jahre alt, Ton 618 sendet an sein Licht aus einer Zeit, als das Universum etwa 3 Milliarden Jahre jung war.

10:31 Heute in der kosmischen Gegenwart wissen wir nicht, was mit Tonnen 618 Geschehen ist. Vielleicht hat es aufgehört, als Quasar zu leuchten. Vielleicht ist seine Akkretionsscheibe erschöpft, also die Nahrungsquelle versiegt, vielleicht ist das schwarze Loch weitergewachsen, wir sehen nur einen Moment aus einer unwiederbringlich fernen Vergangenheit, wie ein Blitz, der längst erloschen ist, dessen Licht uns aber jetzt erreicht. Es ist eine der poetischen Eigenschaften des Universums. Wenn wir in den Himmel schauen, sehen wir keine Gegenwart, wir sehen Geschichte, jeder Stern, jede Galaxie, jeder Quasar ist ein Brief aus der Vergangenheit, mittlerweile sind eine ganze Reihe von supermassereichen

11:15 schwarzen Löchern bekannt, die ähnliche Größenordnungen erreichen oder sogar übertreffen können, hole 40146. Oder Holm 15 a Stern oder der kürzlich diskutierte Kandidat im Galaxienhaufen, Abel 1201, gehören zu den Objekten, die in der Wissenschaft rege diskutiert werden. Doch Ton 618 bleibt eines der am besten untersuchten und am präzisesten vermessenen Objekte seiner Art, ein Symbol für die extremen Grenzen, bis zu denen Masse und Gravitation im Universum reichen können. Die Natur des Universums ist insgesamt reich an Superlativen. Die größte bekannte Struktur im Kosmos ist der Hercules Corona Borealis Großwall, ein Filament aus Galaxien, das rund 10 Milliarden Lichtjahre misst.

12:06 Die heißesten bekannten Orte sind die Kerne von Neutronensternen kurz nach ihrer Entstehung mit Temperaturen von hunderten von Milliarden Grad die dichtesten Objekte, die wir kennen, sind ebenfalls Neutronensterne. Eine zuckerwürfelgroße Menge Neutronensternmaterie würde auf der Erde eine Milliarde Tonnen wiegen.

12:26 Und doch übertreffen schwarze Löcher wie Tonnen 618 selbst diese Extreme, in mancher Hinsicht. Die Singularität eines schwarzen Lochs, der theoretische Punkt unendlicher Dichte im Zentrum ist der extreme Endpunkt, zu dem die Gravitation Materie führen kann, ein Ort, an dem die Physik verstummt und neue Antworten fordert.

12:48 Die Erforschung dieser kosmischen Extreme ist nicht nur akademischer Neugier, sie berührt die tiefsten Fragen der Physik. Was ist Raum, was ist Zeit, was geschieht innerhalb eines Schwarzen Lochs, können Informationen wirklich verloren gehen, wie Stephen Hawking einst annahm, oder kehren sie in veränderter Form zurück, wie es neuere Überlegungen nahelegen? Das sogenannte Informationsparadoxon beschäftigt die theoretische Physik seit Jahrzehnten und ist bis heute ungelöst.

13:19 Es ist einer jener Orte, an denen die Quantenmechanik und die allgemeine Relativitätstheorie die beiden großen Säulen der modernen Physik, unvereinbar scheinen und nach einer tieferen Synthese ruft. Das Universum ist unendlich viel größer, als wir es je vollständig begreifen werden, und doch sind wir ein Teil davon. Die Atome in deinem Körper werden in den Herden Sterbender Sterne geschmiedet, in Supernovae, die vor langer Zeit das all mit schwerem Material bereicherten, das Eisen und deinem Blut der Sauerstoff in deinen Lungen der Kohlenstoff in deinen Zellen.

13:54 Alles hat seinen Ursprung in den leuchtenden Öfen kosmischer Prozesse, du bist, wie ich hier schon häufig gesagt habe, im buchstäblichen Sinne und Sternenstaub gemacht. Es gibt eine seltsame Symmetrie zwischen dem größten und dem Kleinsten im Universum. Ton 618 66 Milliarden Sonnenmassen 1,4 Milliarden Lichtjahre entfernt, ein kosmisches Wunder von unbegreiflicher Dimension und du, ein Wesen aus rund 37 Billionen Zellen auf einem kleinen felsigen Planeten, der um einen mittelgroßen Stern am Rand einer durchschnittlichen Spiralgalaxie kreist.

14:32 Und dennoch, du bist derjenige, der beobachtet, du bist derjenige, der fragt, das Universum hat in die Augen bekommen, mit denen es sich selbst betrachtet, diese Fähigkeit, die Fähigkeit zu staunen, zu messen, zu denken, zu verstehen, ist eine der kostbarsten Eigenschaften, die das Universum hervorgebracht hat, und sie existiert nur hier, auf dieser einen kleinen Welt, die wir Erde nennen.

14:58 Einem Planet von so unscheinbarer Größe, dass er in einem Bild von Ton 618 nicht einmal als Pixel erscheinen würde. Und doch ist alles, was wir haben, diese Erde, dies ist der einzige Ort, den wir kennen, an dem Bewusstsein existiert, an dem Gedanken gemacht werden, an dem Schönheit empfunden wird, an dem Leben aufblüht in einer Vielfalt und Komplexität, die selbst die dramatischsten kosmischen Ereignisse an Feinheit übertrifft.

15:28 Das Universum ist voller Superlative. Doch keiner dieser Superlative braucht uns so sehr als das, was wir schon haben. Kein Quasar, kein schwarzes Loch, kein Filament aus Galaxien kann das ersetzen, was auf der Erde entstanden ist. Ein zerbrechliches, wunderbares Netz aus Leben, aus Wasser und Atemluft, aus Boden und Meer, aus unzähligen Arten, die sich über hunderte von Millionen Jahren in einem empfindlichen Gleichgewicht entwickelt haben.

15:57 Dieses Gleichgewicht ist nicht selbstverständlich, es ist fragil und es verdient unsere Aufmerksamkeit, unsere Sorgfalt und unseren Schutz nicht weniger als das größte schwarze Loch. Unsere Bewunderung verdient. Denn während Ton 618 fern und unberührbar tief im Kosmos schwebt, liegt unsere Verantwortung hier auf dieser einen Erde, in diesem einen Augenblick, der uns gegeben ist. Lass diese Gedanken langsam verblassen, spüre die Stille des Kosmos um dich herum, aber.

16:26 Eine Stille, die nichts fordert, die einfach ist. Du bist Teil dieses Universums, klein und doch bedeutsam. Lass dich sinken, lass los, die Sterne sind weit, die Nacht ist tief und du bist in Sicherheit. Ganz vielen Dank, dass du Teil dieser Reise warst. Wenn dir dieser Podcast gefallen hat, hinterlasse gerne eine Bewertung, da uns dies hilft, weitere solcher Folgen zu produzieren.

16:52 Ich wünsche dir eine gute Nacht.