Die erste Aufnahme eines Schwarzen Lochs, der Erdbevölkerung präsentiert am 10. April 2019.
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Die erste Aufnahme eines Schwarzen Lochs, der Erdbevölkerung präsentiert am 10. April 2019.

Buch-Rezension

Heino Falckes Werk „Licht im Dunkeln“: Das Schwarze Loch - und dahinter dann Gott?

  • Arno Widmann
    vonArno Widmann
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Ein fesselndes Werk über die Entstehung des ersten Fotos von einem Schwarzen Loch - und dem, was die Physik nicht erklärt.

Es war eine Weltsensation, als am 10. April 2019 um 15.07 Uhr mitteleuropäischer Zeit Wissenschaftler in Brüssel, Santiago de Chile, Shanghai, Taipei, Tokio und Washington zeitgleich die erste Aufnahme eines Schwarzen Loches zeigten. Liebe Leserin, Sie haben natürlich recht: Es handelte sich nicht um das Foto eines Schwarzen Loches – so etwas kann es nämlich nicht geben -, sondern um das der Umgebung eines Schwarzen Loches. Auf dem Bild sieht man vor dem Hintergrund des schwarzen Weltraums einen roten Lichtring, in dem eine gelbe Strecke zu sehen ist. Dieser Lichtring umschließt eine runde schwarze Fläche. Das nennen die Wissenschaftler den „Schatten“ des Schwarzen Loches. Das Ganze ist das Foto von M87*. So heißt dieses Schwarze Loch in der Galaxie Messier 87. Das Foto machte aus einer einhundert Jahre alten Theorie einen Gegenstand. Der Lichtring hat einen Durchmesser von 100 Milliarden Kilometern. Er ist 55 Millionen Lichtjahre – 500 Trillionen Kilometer – von uns entfernt.

Heino Falcke, 1966 in Köln geboren, Professor in Nimwegen, gehört zu den Wissenschaftlern, die diese Fotos möglich gemacht haben. Zusammen mit dem „Spiegel“-Journalisten Jörg Römer hat er das Buch „Licht im Dunkeln – Schwarze Löcher, das Universum und wir“ vorgelegt. In ihm schildert er, wie diese Fotos möglich wurden. Er erzählt von den wissenschaftlichen Anstrengungen und er erzählt von den logistischen, den politischen und auch den ökonomischen Problemen, die gemeistert werden mussten, damit diese Fotos zustande kamen.

Schwarze Löcher sind Weltraumfriedhöfe

Am Anfang aber steht diese Erkenntnis: „Supermassereiche Schwarze Löcher sind Weltraumfriedhöfe. Sie entstehen aus verglühenden, ausgebrannten und erlöschenden Sternen. Das All füttert sie aber auch mit gigantischen Gasnebeln, Planeten und Sternen. Sie krümmen durch ihre schiere Masse den leeren Raum in extremer Weise und scheinen selbst den Lauf der Zeit anhalten zu können. Was ihnen zu nahe kommt, geben Schwarze Löcher nie wieder frei – nicht einmal Lichtstrahlen können ihnen entkommen.“

Das Schwarze Loch, das auf dem Foto zu sehen ist, soll 6,5 Milliarden Sonnenmassen verdichtet haben. Eine Sonnenmasse entspricht in etwa 333 000 Erdmassen. Die Erde wiegt knapp sechs Trilliarden Tonnen. Eine Trilliarde ist eine 1 mit 21 Nullen. Eine Tonne hat 1000 Kilogramm. Ich rechne das so weit runter, damit mir klar wird, was „supermassereich“ heißt. Die Wahrheit ist freilich, dass mir nichts klar wird. Es ist einfach zu viel. Aber man darf sich von den Zahlen nicht verschrecken lassen. Die Schreibweise hilft: 1021. Das ist eine Trilliarde.

Ein Bild aus den Perspektiven von acht Teleskopanlagen

Acht Radioteleskopstationen – allein „ALMA“ in Chile verfügt über 66 Präzisionsantennen – mussten kooperieren, um M87* zu fotografieren. Das ganze globale Netzwerk von Millimeterwellen-Radioteleskopen, dessen Zusammenwirken die erste Aufnahme eines Schwarzen Loches ermöglichte, heißt „Event Horizon Telescope“. Involviert waren in die Arbeiten 200 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von 60 Instituten in zwanzig Ländern. Zehn Tage lang stand die Galaxie Messier 87 im April 2017 unter permanenter Beobachtung aus den Perspektiven der acht Teleskopanlagen. Alle mit Atomuhren aufeinander abgestimmt. Danach kam die Arbeit, aus einer Unmenge von Daten ein Bild zu machen. Unmenge? So redet natürlich nicht Heino Falcke. Er sagt: „32 Gigabit pro Sekunde – das sind 32 Milliarden Nullen und Einsen pro Sekunde.“ Das ist vor allem Himmelsrauschen und Empfängerrauschen. Und dann noch ein ganz klein wenig Rauschen vom Rande des Schwarzen Lochs. Ganz klein wenig? Die von unseren Teleskopen wahrgenommene Gesamtenergie des Rauschens des Schwarzen Loches „entspricht der Energie eines Haarschnipsels, der einen Millimeter lang ist und aus der Höhe von einem Millimeter im Vakuum auf eine Glasplatte fällt.“

Im Prozess, in dem aus diesen Daten Bilder gemacht werden, tritt neben die Kooperation jetzt auch die Konkurrenz. Verschiedene Gruppen müssen jede für sich Bilder entwickeln. Nur so kann man feststellen, ob man wirklich unabhängig voneinander zu ähnlichen Ergebnissen gekommen ist. „Unsere Daten stammten nicht aus dem für das Auge sichtbaren Wellenbereich. Welche Farbe hat so ein Licht? Wir hatten Helligkeiten berechnet, aber keine Farben. Im Grunde hätten wir auch eine Höhenlinienabbildung oder eine Aufnahme mit Grauabstufungen verwenden können. Auch das hätte die Daten sinnvoll abgebildet, es wäre aber langweilig anzusehen“. Am Ende gibt es „Bilder von vier verschiedenen Tagen mit jeweils drei verschiedenen Algorithmen, also zwölf Bilder. Alle sehen sich zum Verwechseln ähnlich, sind aber nicht exakt gleich…. Am Ende entscheidet die Gruppe, einfach die drei unterschiedlichen Methoden für den besten Messtag im April 2017 in ein Bild zu mitteln. Die Bilder der anderen Tage und die Einzelbilder werden auch gezeigt, aber nicht so prominent.“

Das Buch:

Heino Falcke, Jörg Römer: Licht im Dunkeln – Schwarze Löcher, das Universum und wir. Klett-Cotta 2020. 377 S., 24 Euro.

Heino Falcke vermittelt eine Ahnung davon, wie weit unsere Beobachtungen heute entfernt sind von jener Welt, in der – folgt man der brechtschen Vorstellung – ein Galilei zu den sich zierenden Gegnern seiner Theorie sagen konnte: „Ich dachte mir, Sie schauen einfach durch das Fernrohr und überzeugen sich?“ Bei Brecht diskutieren die Florentiner Gelehrten lieber, als einen Blick durch das Fernrohr zu werfen. Als Galilei noch einmal darum bittet, doch einfach durch das Fernrohr zu blicken um nachzuschauen, wie die Dinge sich wirklich verhalten, erwidert der Mathematiker: „Man könnte versucht sein zu antworten, dass Ihr Rohr, etwas zeigend, was nicht sein kann, ein nicht sehr verlässliches Rohr sein müsste, nicht?“ Die modernen Bildgebungsverfahren zeigen uns, wie viel Vernunft in dem Einwand des Mathematikers gelegen hätte, wenn es ihm nur darum gegangen wäre, die Instrumente unserer Wahrnehmung als aktive Faktoren zu begreifen.

Heino Falcke erklärt, was wir nicht sehen

In dem Foto, das im April vergangenen Jahres um die Welt ging, steckt so viel menschliche Arbeitskraft, so viel künstliche Intelligenz, es hat eine so lange Vorgeschichte, an der so viele unterschiedliche Wissenschaften beteiligt waren – es ist unmöglich für uns, zu entscheiden, was wir davon halten sollen. Es ist ganz klar auch „Showbusiness“ dabei: Man hätte „eine Aufnahme mit Grauabstufungen verwenden können. Auch das hätte die Daten sinnvoll abgebildet, es wäre aber langweilig anzusehen“ gewesen.

Das schreibt Heino Falcke. Es ist gut, dass er das schreibt. Es erklärt uns, dass das, was wir sehen, nicht einfach das ist, was wir zu sehen glauben. Hinzu kommt, dass wer „Licht im Dunkeln“ aufmerksam liest, begreift, dass unser Gehirn auch Bildgebungsverfahren einsetzt. Unser Kopf ist kein Kino, in dem Filme ablaufen. In ihm steckt ein Computer, der aus Signalen Bilder, Töne und Gerüche macht. Was wir für unsere Sinneseindrücke halten, sind bereits Übersetzungen, die unser Gehirn für uns macht.

Stephen Hawking wurde bestätigt

1988 prägte Stephen Hawking in seinem Buch „Eine kurze Geschichte der Zeit“ den Begriff der Spaghettisierung. Da die Anziehungskraft eines Schwarzen Loches mit abnehmendem Abstand zunimmt, wirken auf der dem Schwarzen Loch zugewandten Seite des Objekts stärkere Kräfte als auf der abgewandten Seite. Dadurch wird das Objekt in die Länge gezogen und auseinandergerissen. So stellte Hawking sich die Sache vor. Am 12. Oktober 2020 gelang es einem Team von Astronomen mit Teleskopen der Europäischen Südsternwarte (Eso), die letzten Momente eines Sterns festzuhalten, der von einem supermassereichen Schwarzen Loch zerrissen wurde. Exakt so, wie Hawking das entwickelt hatte. Wieder gingen Bilder um die Welt.

Wir Laien sehen immer nur, dass Thesen bestätigt werden. Wir kriegen nicht mit, wie viele Ansichten, Modelle scheitern. Heino Falckes Buch zeigt uns auch, wie viel Kraft, Neugierde, Begeisterung dazu gehören, durch alle Irrtümer hindurch an einem großen Forschungsprojekt festzuhalten. Das zweite Kapitel des Buches endet mit den Sätzen: „Stolz verkündete ich in einer Pressemitteilung: ‚Bald können wir das Schwarze Loch sehen!‘ – In Wirklichkeit sollte es noch 20 Jahre dauern.“

Man kommt an Gott nicht vorbei

Man muss sehr überzeugt sein von dem, was man tut. Man muss daran glauben. Womit wir bei etwas sind, was mich, je länger ich in dem Buch las, desto stärker beschäftigte: Der Glaube des Heino Falcke. Im abschließenden Kapitel „Allmacht und Grenzen“ schreibt er: „Atheismus ist eine legitime Überzeugung, wissenschaftlich begründen lässt sie sich nicht. Gott mithilfe der Wissenschaft zu widerlegen, scheint mir genauso unsinnig wie der Versuch, Gott mithilfe der Wissenschaft zu beweisen. Nicht nur Schwarze Löcher zeigen uns, dass Grenzen Teil unserer Welt sind. Wer es wagt, über die Grenzen der Physik hinaus zu fragen, kommt an Gott nicht vorbei… Ich denke, eine gänzlich gottlose Physik ist nicht möglich, wenn man wirklich bis an die Grenze menschlichen Erkennens fragt… Gott ist heute nötiger denn je.“

Jetzt begreift man, was diesen Mann antreibt. Als Kind, so schreibt er, lag er im Bett und stellte sich vor, was hinter dem Himmel, dahinter und dahinter war. War dort die Unendlichkeit oder Gott? Oder war das eines? Heute ist er 54 Jahre alt, hat nicht aufgehört diese Fragen zu stellen, steht so nahe wie nur wenige vor dem Schwarzen Loch und in der evangelischen Kirche Frechen und hält als Prädikant dort Gottesdienste ab. Auch darüber hätte ich ihn gerne einmal befragt.

Wie heißt es in Bob Dylans Song von 1973, als der kleine Heino Falcke im Bett lag und sich Gedanken über den Himmel hinter dem Himmel machte? „It’s gettin’ dark, too dark to see / I feel I’m knockin’ on heaven’s door“.

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