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Schwarze Löcher sind
die wohl größten Ansammlungen
reiner, brachialer Energie
im Universum.
Kommst du ihnen zu nah,
verschlingen sie dich
und nehmen deine Energie in sich auf.
So ist unsere Energie
für immer futsch.
Oder etwa nicht?
Tatsächlich gibt es
einen "Cheat Code" im Universum.
Er macht es möglich,
Zivilisationen für immer
mit Energie zu versorgen
oder gar die größte Bombe
des Universums zu erschaffen.
Aber wie?
Haben wir nicht gelernt,
dass sämtliche Energie
für immer im Schwarzen Loch
gefangen bleibt - selbst Licht?
Stimmt, doch alles, was du über das
eigenartigste Phänomen des Universums
zu wissen glaubst,
wird noch eigenartiger - denn:
Schwarze Löcher rotieren.
*Titelmelodie*
Wenn sehr, sehr
massereiche Sterne sterben,
kollabieren ihre Kerne
unter ihrer eigenen Schwerkraft
zu Schwarzen Löchern.
Bedeutet: Etwas sehr Großes
wird sehr, sehr klein,
so klein wie das kleinste Etwas
im Universum sein kann.
Doch Sterne rotieren.
Und eine grundlegende Eigenschaft
unseres Universums ist,
dass Dinge, die sich drehen,
nicht anhalten wollen.
Das nennt man "Drehimpuls".
Dieser Drehimpuls
kann nicht verschwinden.
Und wenn etwas großes Rotierendes
plötzlich kleiner wird,
dann nimmt seine Rotations-
geschwindigkeit zu.
Wenn also der Stern kollabiert,
bewirkt der Drehimpuls,
dass er sich immer schneller dreht,
bis er zu einem Schwarzen Loch
zusammenfällt.
Und auch das dreht sich weiter,
unfassbar schnell.
Einige Exemplare drehen sich
millionenfach pro Sekunde.
Genau wie nicht rotierende Exemplare
haben rotierende Schwarze Löcher
einen Ereignishorizont und
eine Singularität in ihrem Kern,
in dem sich
all ihre Masse konzentriert.
Die Singularität
wird meist als einzelner,
unendlich kleiner Punkt
ohne Oberfläche beschrieben.
Doch Punkte
können sich nicht drehen.
Also kann eine rotierende
Singularität kein Punkt sein.
Darum ist es
eine "Ringsingularität".
Eine Ringsingularität
ist ein Ring mit der Stärke Null
und ohne Oberfläche.
Er dreht sich sehr schnell
und enthält die gesamte Masse
des Schwarzen Lochs.
Das Schwarze Loch
dreht sich so schnell,
dass es Raum und Zeit selbst
verzerrt.
Es zieht den Raum und dessen Energie
wortwörtlich mit sich.
So entsteht ein neuer und extrem
seltsamer Bereich der Raum-Zeit:
die "Ergosphäre",
die das Schwarze Loch umhüllt.
Sind Raum und Zeit innerhalb des
Ereignishorizonts komplett zerstört,
so sind sie es in der Ergosphäre
nur zum Teil.
Innerhalb der Ergosphäre
macht einfach nichts mehr Sinn.
Es ist möglich, hinein
und auch wieder hinaus zu gelangen
- ist aber wahrscheinlich
keine so tolle Erfahrung.
Man kann es sich so vorstellen:
In ein stillstehendes
Schwarzes Loch zu fallen, ist so,
als würde man
in ein Loch reinrutschen.
Doch in die Ergosphäre
eines rotierenden Schwarzen Lochs
zu gelangen, ist, als würde man
von einem gewaltigen Abfluss
mitgerissen werden.
Das schwarze Loch überträgt
seine Rotationsenergie auf alles,
was in die Ergosphäre gelangt.
Die Ringsingularität befiehlt dir:
Tanz! - Ob du willst oder nicht.
Du müsstest dich schon
schneller als das Licht bewegen,
um hier stillzustehen.
Einfach unmöglich.
Doch kommen wir nun
zum "Cheat Code":
Wir können uns diese Energie
schnappen - und es gibt viel davon.
Nehmen wir
das supermassereiche Schwarze Loch
im Zentrum
unserer Milchstraße.
Wir könnten davon
so viel Energie klauen
wie alle Sterne der Milchstraße
innerhalb 1 Mrd.Jahre
zusammen abstrahlen.
Der einfachste Weg wäre,
so komisch das klingt,
etwas ins Schwarze Loch zu schmeißen.
Wir haben gesehen,
dass die Ringsingularität
uns ihre Energie aufzwingt,
sobald wir die Ergosphäre betreten.
Wie in einem Strudel, nur eben
gefüllt mit Raum-Zeit statt Wasser.
Wenn du schlau bist,
kannst du die Strömung des Wassers
zu deinem Vorteil nutzen
und schneller schwimmen.
In der Praxis heißt das:
Wir schicken eine Rakete
in die Ergosphäre
und betreiben einen Handel
mit dem Schwarzen Loch.
Von uns bekommt es etwas Masse und
es gibt uns dafür Rotationsenergie.
Kein fairer Deal,
denn wir erhalten mehr.
Schießt du eine Rakete ab,
so tauschst du normalerweise
chemische gegen Bewegungs-Energie.
Doch machst du das ganze
in der Ergosphäre,
bekommst du mehr zurück
als du gegeben hast.
Denn der Raum unter dir
ist in Bewegung.
In etwa wie im Strudel.
Du schiebst nicht nur
gegen deinen eigenen Antrieb,
sondern auch gegen den Strudel
der Raum-Zeit unter dir,
die dir noch mehr Schub gibt.
Du gibst dem Schwarzen Loch Masse,
um der Ergosphäre zu entkommen
und bekommst Rotationsenergie
gratis dazu.
Das Schwarze Loch verliert dabei
nur ein klein wenig Energie
und wird ein wenig langsamer.
Das erfordert natürlich
reichlich Futter.
Zum Glück sind Schwarze Löcher
keine Feinschmecker.
Eine fortgeschrittene Zivilisation
könnte vielleicht
Asteroiden einfangen
und sie in ein Schwarzes Loch werfen,
wenn sie mal
einen "Energieboost" brauchen.
Doch es gibt noch einen besseren Weg,
an die Energie
eines Schwarzen Lochs zu kommen.
Ganz nebenbei würde dabei
die größte Bombe entstehen,
die jemals gebaut wurde:
Wir brauchen nur zwei Dinge,
um eine Schwarze-Loch-Bombe zu bauen:
ein schnell rotierendes
Schwarzes Loch
und einen großen Spiegel.
Dieser muss das schwarze Loch
komplett umhüllen,
ein wenig wie bei der "Dyson-Sphäre",
einem Megakonstrukt,
das die Energie eines ganzen Sterns
einfangen soll.
Unser Spiegel wäre dagegen
noch einfacher zu bauen.
Spiegel sind simpler
und Schwarze Löcher
sind viel, viel kleiner als Sterne.
Würden wir den Spiegel
10 cm dick machen,
wäre das Metall
eines großen Asteroiden
vermutlich ausreichend Material
für ein Schwarzes Loch
mit der Masse unserer Sonne.
Sobald unser Spiegel
an der richtigen Position ist,
müssen wir nur noch
ein Fenster öffnen
und elektromagnetische Wellen
auf das Schwarze Loch schießen.
Doch was passiert dann?
Stell dir mal vor, du schmeißt
einen Ball gegen eine Wand,
und er kommt schneller als eine
Pistolenkugel zurückgeschossen.
Die Wellen treffen das Schwarze Loch
mit Lichtgeschwindigkeit.
Ein kleiner Anteil der Wellen fällt
dabei hinter den Ereignishorizont
und verschwindet für immer.
Doch ein viel größerer Anteil
schwappt durch die Ergosphäre,
wo das Schwarze Loch den Wellen noch
etwas Rotationsenergie aufzwingt
und sie verstärkt.
Wissenschaftler nennen das:
"Superradiant Scattering".
Die Wellen prallen zwischen Spiegel
und Schwarzem Loch herum
und werden dabei verstärkt.
Bei jedem Rundgang
werden sie exponentiell stärker.
Indem wir ein paar Fenster
im Spiegel öffnen,
können wir die Energie der Wellen
genauso schnell abzapfen
wie sie entstehen.
Diese könnten uns rein theoretisch
eine nahezu endlose
Energiequelle liefern,
für Billionen von Jahren.
Oder wir könnten es hochjagen:
Werden die Welle nicht freigelassen,
so werden sie stärker und stärker
und nehmen dabei mehr und mehr
Energie vom Schwarzen Loch,
bis der Spiegel zerbricht.
Ein supermassereiches Schwarzes Loch
würde so viel Energie
wie eine Supernova freisetzen
und wir hätten damit
die größte Explosion erzeugt,
die jemals ein Lebewesen
erschaffen hätte.
Das Schöne
an der Schwarzen-Loch-Bombe,
dem Penrose-Prozess und
dem Superradiant Scattering ist,
dass es sich dabei nicht
um Science-Fiction handelt.
In ferner Zukunft könnte das
unsere einzige Chance sein,
in unserem sterbenden Universum
zu überleben.
Nachdem alle Roten Zwerge
sich abgekühlt
und alle Weißen Zwerge sich
in Schwarze Zwerge verwandelt haben,
wird das Universum
für immer dunkel sein.
Dann könnten
rotierende Schwarze Löcher
die einzige Energiequelle sein,
die Lebewesen noch abschöpfen können.
Wenn das so ist, dann wird vielleicht
das letzte Lebewesen im Universum
eines Tages seinen letzten Augenblick
an einem Schwarzen Loch verbringen.
Das ist zugleich schaurig
und aufmunternd.
Denn wie sich herausstellt,
gibt es auch Orte ohne Licht,
die unser Zuhause sein können.
Untertitel: ARD Text für funk (2019)
"Vogelgezwitscher
und sphärische Musik*
