Kosmische Irrtümer und wie unser Universum wirklich funktioniert

Veröffentlicht am: 17. Mai 2025

Wie schießt man ein Foto eines Schwarzen Lochs

Schwarze Löcher sind ohne jeden Zweifel die zugleich faszinierendsten und mysteriösesten Phänomene unseres Universums. Sie sind bekannt als Planeten fressende Ungetüme, die jeden erbarmungslos verschlingen, der es wagt sich ihnen in den Weg zu stellen. Jenseits des Ereignishorizonts gibt es kein Zurück – was ihn passiert, bleibt für immer im Inneren des Schwarzen Lochs gefangen. Hier entkommt nicht einmal Licht der unvorstellbaren Gravitation.

Dennoch gelang es Wissenschaftlern im Jahr 2019 erstmals ein Bild eines Schwarzen Lochs aufzunehmen – ein historischer Meilenstein der Astronomie. Das Bild zeigt das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie M87, rund 55 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. Aber wie schießt man eigentlich ein Foto von etwas, das kein Licht aussendet und somit faktisch unsichtbar ist?

Ganz einfach: Man fotografiert nicht das Schwarze Loch selbst, sondern den Schatten, den es im hellen, heißen Gas um sich herum, der sogenannten Akkretionsscheibe, wirft. Dieses Gas strahlt Radiowellen aus, die mit einem weltweiten Netzwerk von Radioteleskopen – dem Event Horizon Telescope – eingefangen werden konnten. Durch die nachträgliche Rekonstruktion der Daten entsteht so ein Bild, das die Silhouette des Schwarzen Lochs sichtbar macht.

Quelle: Event Horizon Telescope Collaboration, 2019

Und für alle, die sich schon einmal gefragt haben, was mit einem Menschen geschieht, der einem Schwarzen Loch zu nahe kommt, hat die Wissenschaft eine detaillierte Antwort: Im Einflussbereich der extremen Gravitation kommt es zur sogenannten Spaghettisierung. Dabei wird der Körper durch die enormen Gezeitenkräfte regelrecht in die Länge gezogen – genau wie eine Nudel.

Der Grund: Die Anziehungskraft ist an den Füßen bereits deutlich stärker als am Kopf – selbst auf kleinste Distanzen zeigt dieser Effekt seine Wirkung und zerreißt jedes Objekt, Atom für Atom. Für den Betroffenen geschieht das binnen Sekundenbruchteilen und beschert ein kosmisch grausames Ende.

Warum Zeitreisen nicht nur Fiktion ist

Wir alle kennen Zeitreisen aus Kultfilmen wie Terminator oder Zurück in die Zukunft. Verrückte Wissenschaftler bauen umso verrücktere Maschinen, die uns auf Knopfdruck in die frühen Neunziger befördern. Doch so absurd das alles auch klingen mag – ganz so weit hergeholt ist die Idee des Zeitreisens nicht.

Die moderne Physik kennt Modelle, die Zeitreisen zumindest theoretisch ermöglichen. Albert Einsteins Relativitätstheorie etwa zeigt, dass Zeit keine starre Größe ist: Sie vergeht für jemanden, der sich sehr schnell bewegt, langsamer als für jemanden, der stillsteht. Dieses Phänomen, welches Zeitdilatation genannt wird, wurde sogar schon mit hochpräzisen Atomuhren nachgewiesen – Astronauten, die längere Zeit im All verbringen, kehren minimal jünger zurück als ihre Altersgenossen auf der Erde.

Auch wenn eine Zeitmaschine, wie wir sie aus Film und Fernsehen kennen, wahrscheinlich nicht im Bereich des Möglichen liegt, können wir mit ein wenig raketenwissenschaftlichem Geschick unsere eigene “Zeitmaschine” bauen. Zumindest eine, die uns – mit genug Geschwindigkeit – in die Zukunft befördert, denn es gilt: Je näher sich ein Objekt der Lichtgeschwindigkeit annähert, desto langsamer vergeht für dieses Objekt die Zeit im Vergleich zu einem ruhenden Beobachter. Würden wir also in einem nahezu lichtschnellen Raumschiff eine Spritztour durch die Milchstraße wagen, könnten Jahre für uns wie Tage vergehen – während auf der Erde Jahrzehnte vorbeiziehen. In gewissem Sinne betreiben wir bereits heute “Mini-Zeitreisen”. GPS-Satelliten etwa müssen die relativistischen Effekte der Zeitdilatation laufend korrigieren, damit ihre Positionsdaten auf der Erde stimmen. Ohne diese Anpassung würden Navigationssysteme täglich mehrere Kilometer falsch liegen.

Übrigens: Wer sich schon einmal gefragt hat, ob wir jemals wie in Star Wars mit Raumschiffen durch den Hyperraum reisen werden, den muss ich leider enttäuschen. Denn die relative Masse eines Objekts nimmt mit zunehmender Geschwindigkeit zu. Je schneller sich etwas bewegt, desto mehr Energie wird benötigt, um es weiter zu beschleunigen. Um die Lichtgeschwindigkeit zu erreichen – geschweige denn zu überschreiten – bräuchte man entweder unendlich viel Energie oder dürfte keine Masse besitzen. Genau das ist der Grund, warum nur masselose Teilchen wie Photonen sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen können.

Ein physikalisches Limit also, das wir – solange wir uns nicht plötzlich in Lichtteilchen verwandeln – selbst mit der ausgefallensten Technologie nicht einfach überwinden werden.

Ist Schrödingers Katze tot oder lebendig?

Kaum ein Bereich der Wissenschaft fordert unser Verständnis von Realität so heraus wie die Quantenphysik. Mit ihren rätselhaften Phänomenen und scheinbar widersprüchlichen Aussagen stellt sie unsere Wahrheiten auf den Kopf. Ein besonders berühmtes Gedankenexperiment – Schrödingers Katze – bringt diese Fragen auf den Punkt und hat sich längst über die Grenzen der Physik hinaus zu einem Symbol für das Paradoxe entwickelt. Hier ist Quantenmechanik in a Nutshell:

Stell dir vor, eine Katze sitzt in einer verschlossenen Box – zusammen mit einem radioaktiven Atom, einem Geigerzähler, einem Hammermechanismus und einem Fläschchen Giftgas. Das Atom besitzt eine Wahrscheinlichkeit von 50 %, innerhalb einer Stunde zu zerfallen. Wenn es zerfällt, schlägt der Geigerzähler aus, löst den Mechanismus aus, und die Katze stirbt. Zerfällt das Atom nicht, bleibt sie am Leben.

Nach den Regeln der Quantenmechanik befindet sich das Atom während dieser Phase in einem sogenannten Überlagerungszustand – es ist gleichzeitig zerfallen und nicht zerfallen. Und da der Zustand des Atoms direkt mit dem Leben oder Tod der Katze korreliert, gilt dies laut Schrödinger auch für die Katze selbst: Sie ist gleichzeitig tot und lebendig, solange niemand in die Kiste schaut.

Erst durch die Beobachtung – also das Öffnen der Kiste – wird der Zustand festgelegt. Die Wellenfunktion des Systems kollabiert, und die Katze ist entweder tot oder lebendig. Davor existiert sie in einem seltsamen Zwischenzustand, der für unser Alltagsverständnis vollkommen unbegreiflich ist.

Gibt es außerirdisches Leben?

Die Existenz außerirdischen Lebens gehört zu den faszinierendsten und zugleich rätselhaftesten Fragen der Menschheit. Angesichts der schier unvorstellbaren Größe des Universums – mit Milliarden von Galaxien, jeweils mit Milliarden von Sternen und noch mehr Planeten – erscheint es fast unwahrscheinlich, dass die Erde der einzige Ort ist, an dem Leben existiert. Doch bislang fehlt jeder eindeutige Beweis. Astronomen entdecken regelmäßig Planeten, die sich in der sogenannten habitablen Zone, das ist der Bereich um einen Stern, in dem Temperaturen herrschen, die flüssiges Wasser auf der Oberfläche eines Planeten ermöglichen, befinden. Allein in unserer Galaxie – der Milchstraße – wird die Anzahl solcher Exoplaneten auf 10 bis 40 Milliarden geschätzt.

Die Zahlen stehen also besser als gedacht. Dennoch fehlt jeglicher Hinweis auf die Existenz extraterrestrischen Lebens. Die Wissenschaft hält verschiedene Erklärungsansätze bereit, um das rätselhafte Schweigen des Universums zu deuten. Neben der Zoo-Hypothese ist die Große-Filter-Theorie einer der eindrucksvollsten – und zugleich beunruhigendsten Ansätze. Es sei gesagt, dass es sich dabei um eine philosophisch-wissenschaftliche Theorie und nicht um eine bewiesene Tatsache handelt.

Ihr zufolge existieren im Entwicklungsweg vom einfachen Leben hin zu einer intelligenten, technologisch hochentwickelten Zivilisation eine oder mehrere nahezu unüberwindbare Hürden – sogenannte Filter. Irgendwo auf diesem Pfad scheitern die meisten Lebensformen, bevor sie die Fähigkeit zur interstellaren Kommunikation oder Raumfahrt erreichen. Wo genau dieser Filter liegt, ist unklar – und genau darin liegt der entscheidende Punkt. Vielleicht ist bereits die Entstehung von Leben ein extrem seltener Zufall, der im gesamten Universum nur ein einziges Mal stattgefunden hat – bei uns auf der Erde. Oder jedoch der Filter befindet sich in einem späteren Stadium: Möglicherweise gelingt es nur unter außergewöhnlichen Bedingungen, aus einfachem Leben komplexe Organismen, Intelligenz oder gar technologische Zivilisationen hervorzubringen.

Die wohl beunruhigendste Möglichkeit ist jedoch, dass der große Filter noch vor uns liegt. Das würde bedeuten, dass Zivilisationen, sobald sie einen bestimmten technologischen Entwicklungsstand erreichen, unweigerlich ihrem eigenen Untergang entgegensteuern – sei es durch Umweltzerstörung, nukleare Konflikte, künstliche Intelligenz oder andere selbstgeschaffene Bedrohungen. In diesem Szenario wären wir gerade dabei, gefährlich nahe an den Filter heranzurücken.

Passende Literatur- und Medienempfehlungen

1. Eine kurze Geschichte der Zeit von Stephen Hawking
2. Mehr als nur Atome von Sabine Hossenfelder
3. Das All und das Nichts von Stefan Klein
4. Die perfekte Theorie von Pedro G. Ferreira