Schritt für Schritt ins Schwarze Loch

Schritt für Schritt ins
Schwarze Loch
Dieses Werk darf unter Verweis auf die Autorin und die beteiligten Institute
Ute Kraus
Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, Golm, und
Theoretische Astrophysik, Universität Tübingen
http://www.tempolimit-lichtgeschwindigkeit.de
für nicht-kommerzielle Zwecke verwendet werden.
Das Ausgangsszenario
Das Raumschiff Solaris mit seiner Besatzung aus
Robotern zur Erkundung des Alls ist unterwegs zum
Zentrum der Milchstraße. Neben vielen anderen
Messdaten funkt es auch die Bilder von drei Kameras
zur Erde:
! Kamera 1 blickt in Flugrichtung
! Kamera 2 zur Seite (in Flugrichtung rechts)
! Kamera 3 nach hinten.
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Wolfgang Stegmüller
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Das Ausgangsszenario
Nach vielen Jahren Flugzeit ist die Erde schon längst nicht
mehr sichtbar und die Sonne ist nur noch ein Stern unter vielen.
Der Blick nach draußen zeigt die Milchstraße als Band aus
Sternen, leuchtendem Gas und dunklen Staubwolken.
Kamera 1
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Kamera 2
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Kamera 3
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Das Ausgangsszenario
Da gibt der zentrale Bordcomputer eine Warnung
heraus. Das Raumschiff erfährt von außen eine
Beschleunigung, so als wäre ein Planet oder ein Stern
in der Nähe; auf den Kamerabildern ist aber kein
naher Himmelskörper zu sehen.
Die automatische Steuerung klassifiziert das Ereignis
als "wissenschaftlich interessant", "rechtfertigt
Kursänderung", "vermutlich harmlos" und richtet den
Kurs des Raumschiffes darauf aus.
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Das Ausgangsszenario
Kamera 1 wird vorübergehend auf Zoom gestellt
(10 Grad Öffnungswinkel in der Waagrechten) und
entdeckt einige Zeit später im Sternbild Schwan eine
kleine ringförmige, verwaschene Struktur.
Die wissenschaftliche Software hat sie zu diesem
Zeitpunkt bereits identifiziert:
Es handelt sich um ein Schwarzes Loch von 10
Sonnenmassen, dem sich das Raumschiff inzwischen
bis auf 1,2 Millionen Kilometer genähert hat.
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1,2 Millionen Kilometer Entfernung
Diese Gelegenheit, die Gravitation in unmittelbarer Nähe
eines Schwarzen Lochs experimentell zu untersuchen, ist
einmalig.
Mit der 100-fachen Erdbeschleunigung halten die
Photonentriebwerke den Abstand zum Schwarzen Loch
konstant, während die Kreiselexperimente angeworfen
werden, die den Drehimpuls des Schwarzen Lochs
bestimmen sollen.
Bei den Servicerobotern treten leichte Deformationen und
erste Fälle von Materialermüdung auf.
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Das Schwarze Loch in 1,2 Mio km Entfernung
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Annäherung an das Schwarze Loch
Ein kosmisches Teilchen trifft mit hoher Energie einen
Chip im EDV-Bereich des Raumschiffs und setzt das
Bit "Treibstoff reicht für den Rest der Mission"
permanent auf wahr.
Aufgrund dieser Fehlinformation leitet der
Bordcomputer die weitere Annäherung an das
Schwarze Loch ein.
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Annäherung an das Schwarze Loch
Die Kameras sind wieder auf Weitwinkel eingestellt
(90 Grad Öffnungswinkel in der Waagrechten).
Bei einer Beschleunigung von 15 Millionen g
stabilisiert sich das Raumschiff in 3000 km Höhe; die
Roboter sind inzwischen Metallschrott.
Die ringförmige Struktur ist jetzt deutlich sichtbar. Sie
kommt dadurch zustande, dass Lichtstrahlen in der
Nähe des Schwarzen Lochs abgelenkt werden.
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3000 Kilometer Entfernung
Die Gas- und Staubwolken, die weit hinter dem Schwarzen
Loch liegen, erscheinen bogenförmig verzerrt. Im Zentrum
der Struktur wird der Zentralbereich des Schwarzen Lochs
als kleine, vollkommen schwarze Scheibe sichtbar:
Kamera 1
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Kamera 2
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Kamera 3
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600 Kilometer Entfernung
Beim nächsten Stop in 600 km Entfernung (400 Millionen g
verhindern den Sturz in das Schwarze Loch) erkennt man
deutlich Doppelbilder; innerhalb des Kreises ist die gesamte
Milchstraße ein zweites Mal zu sehen:
Kamera 1
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Kamera 2
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Kamera 3
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Die Entstehung von Mehrfachbildern
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150 Kilometer Entfernung
In 150 Kilometern Entfernung (9 Milliarden g) nimmt der
schwarze Zentralbereich bereits einen erheblichen Teil
des Blickfelds ein:
Kamera 1
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Kamera 2
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Kamera 3
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90 Kilometer Entfernung
90 km oberhalb des Ereignishorizonts (30 Milliarden g)
füllt er sogar das gesamte Blickfeld von Kamera 1:
Kamera 1
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Kamera 2
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Kamera 3
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45 Kilometer Entfernung
Der sogenannte Photonenradius ist erreicht:
Das Schwarze Loch nimmt genau die halbe Himmelskugel ein.
Höhe: 45 km, Beschleunigung 100 Milliarden g.
Kamera 1
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Kamera 2
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Kamera 3
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30 Kilometer Entfernung
In 30 km Höhe (bei 200 Milliarden g) überdeckt das
Schwarze Loch mehr als die Hälfte der Himmelskugel:
Kamera 1
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Kamera 2
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Kamera 3
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13 Kilometer Entfernung
In 13 km Höhe: das Raumschiff hält sich mit 650 Milliarden g
in einer festen Position. Nur beim Blick zurück ist der Sternenhimmel noch zu sehen; nach vorne und zur Seite herrscht
Dunkelheit:
Kamera 1
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Kamera 2
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Kamera 3
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4 Kilometer Entfernung
Mit 2 Billionen g hält das Raumschiff für einen kurzen Augenblick 4 km Abstand zum Ereignishorizont. Der Blick zurück zeigt
in einem kleinen Ausschnitt des Sichtfelds den gesamten
Himmel; von jedem Stern sind mehrfache Bilder zu sehen:
Kamera 1
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Kamera 2
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Kamera 3
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Bordcomputer an
Waghäusel Space Center:
ENDE DER MISSION
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Fragen ?
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