Mit KI aus unserem englischen Quiz auf Deutsch erstellt; die Quellen verweisen auf die deutsche Wikipedia.
Schwarze Löcher krümmen die Raumzeit so stark, dass hinter dem Ereignishorizont weder Materie noch Licht entkommt. Was 1783 als Spekulation über „Dunkle Sterne“ begann, ist heute mit Gravitationswellen und Radioteleskopen messbar. Dieses Quiz fragt nach der Forschungsgeschichte von Michell über Schwarzschild und Chandrasekhar bis zu Hawking und Penrose, nach Ergosphäre, Frame Dragging und Informationsparadoxon. Dazu kommen Fragen zum Event Horizon Telescope, das 2019 das erste Bild von M87* und 2022 das des Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße lieferte.
Alle 30 Fragen mit Antworten und Erklärungen. Quiz spielen
Q 01Wie heißt die Grenze des Bereichs, aus dem bei einem Schwarzen Loch nichts mehr entkommen kann?
Ereignishorizont
Diese Grenze ist kein physisches Gebilde, sondern nur eine Grenzfläche; ein hindurchfallender Beobachter würde selbst nichts davon bemerken.
Q 02Welcher Film von Christopher Nolan aus dem Jahr 2014 thematisiert ein Schwarzes Loch?
„Interstellar“
Schon 1979 widmete sich der Film „Das schwarze Loch“ mit Maximilian Schell dem Thema und wurde für zwei Oscars nominiert.
Q 03Wo befinden sich supermassereiche Schwarze Löcher typischerweise?
Im Zentrum von Galaxien
Sie besitzen die millionen- bis milliardenfache Sonnenmasse und spielen eine wichtige Rolle in der Entwicklung ihrer Galaxien.
Q 04Wie heißt das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße?
Sagittarius A*
Seit 1992 wird seine Umgebung vor allem im Infraroten untersucht; dabei wurden die Umlaufbahnen und Geschwindigkeiten von 28 Sternen vermessen.
Q 05Wodurch entstehen stellare Schwarze Löcher?
Kollaps eines massereichen Sterns
Der Strahlungsdruck von innen kann dem Gasdruck der äußeren Schichten eines gealterten Sterns dann nicht mehr standhalten.
Q 06Welche Struktur bildet einfallende Materie um ein Schwarzes Loch infolge der Drehimpulserhaltung?
Akkretionsscheibe
Dort reibt die Materie aneinander und setzt große Mengen Energie frei; senkrecht dazu werden Materiestrahlen, sogenannte Jets, ausgestoßen.
Q 07In welchem Jahr wurden die ersten hochauflösenden Aufnahmen des Kerns der Galaxie M87 vorgestellt?
2019
Die Bilder waren das Ergebnis einer monatelangen Analyse mit komplexen Bildverarbeitungsalgorithmen; aufgenommen worden waren die Daten schon im April 2017.
Q 08Welche Zeitschrift kürte das erste Bild eines Schwarzen Lochs zum wissenschaftlichen Durchbruch des Jahres?
Science
Die Vorstellung der Resultate im April 2019 erregte weltweites Aufsehen; die koordinierte Beobachtung hatte bereits im April 2017 stattgefunden.
Q 09Wer erhielt 2020 zusammen mit Reinhard Genzel und Andrea Ghez den Nobelpreis für Physik?
Roger Penrose
Er zeigte zusammen mit Hawking, dass sich im Inneren eines Schwarzen Lochs nach der klassischen Relativitätstheorie eine Singularität bildet.
Q 10Wie wird der vermutete Informationsverlust in Schwarzen Löchern als Problem bezeichnet?
Informationsparadoxon
Das Verschwinden von Information widerspricht dem Postulat der Unitarität der Zeitentwicklung, einem Grundprinzip der Quantenmechanik.
Q 11Welcher deutsche Astronom gab 1916 erstmals eine Metrik für das Gravitationsfeld einer Punktmasse an?
Karl Schwarzschild
Albert Einstein hatte erst ein Jahr zuvor die Feldgleichungen der allgemeinen Relativitätstheorie aufgestellt.
Q 12Welcher indische Astrophysiker fand in den 1920er Jahren die nach ihm benannte Grenzmasse?
Subrahmanyan Chandrasekhar
Objekte oberhalb dieser Massengrenze kollabieren zu Neutronensternen oder Schwarzen Löchern, nicht wie erwartet zu Weißen Zwergen.
Q 13In welchem Jahr entdeckte Stephen Hawking theoretisch, dass Schwarze Löcher Strahlung abgeben?
1974
Q 21Wer zeigte 1939 mit Serber und Volkoff, dass ein kollabierender großer Stern ein Schwarzes Loch bildet?
Robert Oppenheimer
Die Modellrechnungen zeigten, dass beim Kollaps die sogenannte TOV-Grenze überschritten wird.
Q 22Wie heißt der Bereich um ein rotierendes Schwarzes Loch, in dem nichts stillstehen kann?
Ergosphäre
An den Polen fällt die statische Grenze mit dem Horizont zusammen, am Äquator reicht sie bis maximal zum doppelten Schwarzschildradius.
Q 23Welche Bezeichnung trägt die 2015 erstmals nachgewiesene Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher?
GW150914
Die im letzten Sekundenbruchteil vor der Verschmelzung erzeugte Gravitationswelle konnte in den LIGO-Observatorien gemessen werden.
Die nach ihm benannte Strahlung lässt sich als Produktion von Teilchen-Antiteilchen-Paaren nahe am Schwarzschildradius deuten.
Q 14Wie weit ist das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße von der Erde entfernt?
26.000 Lichtjahre
Es ist damit etwa zweitausendmal näher als das Schwarze Loch in M87, das dafür rund tausendfünfhundertmal schwerer ist – beide erscheinen etwa gleich groß.
Q 15Welches Objekt wurde 1971 als erster beobachtbarer Kandidat für ein Schwarzes Loch entdeckt?
Cygnus X-1
Kleine Schwarze Löcher in der Milchstraße sind meist Teil von Doppelsternsystemen, ziehen Materie von ihrem Partner ab und strahlen im Röntgenbereich.
Q 16Wie nennt man hypothetische Schwarze Löcher, die sich bereits beim Urknall gebildet haben?
Primordiale
Die Vermutung stellten 1966 Jakow Seldowitsch und Igor Nowikow auf; Stephen Hawking behandelte sie 1971 genauer.
Q 17Wer etablierte 1967 die Bezeichnung „Schwarzes Loch“?
John Archibald Wheeler
Er suchte bei einer Konferenz einen Ersatz für den langen Ausdruck „gravitationally completely collapsed object“ und griff den Vorschlag eines unbekannt gebliebenen Zuhörers auf.
Q 18Wie massereich ist das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße?
4,3 Millionen Sonnenmassen
Frühere Schätzungen auf Basis von Gaswolken lagen noch bei etwa 2,7 Millionen Sonnenmassen; genauere Werte lieferten die Bahnkurven von Sternen wie S0-2.
Q 19Wie nennt man das Mitreißen der Raumzeit durch ein rotierendes Schwarzes Loch?
Frame Dragging
Objekte in der Nähe werden dabei in Eigenrotation versetzt, ohne dass Fliehkräfte auftreten; bei der Erde wurde der Effekt 2004 per Satellit bestätigt.
Q 20Wie groß wäre der Schwarzschildradius eines Schwarzen Lochs mit der Masse der Erde etwa?
9 mm
Ein Schwarzes Loch mit der Masse der Sonne käme dagegen auf einen Schwarzschildradius von rund 2,9 Kilometern.
Q 24Welcher britische Naturforscher spekulierte 1783 über „Dunkle Sterne“, die Licht gefangen halten?
John Michell
Grundlage war Newtons Korpuskeltheorie, nach der Licht aus kleinen Teilchen besteht; sein Brief wurde von der Royal Society publiziert.
Q 25In welcher Galaxie wurde 1982 das erste Schwarze Loch außerhalb der Milchstraße nachgewiesen?
Große Magellansche Wolke
Das Objekt bildet eine Komponente des Röntgendoppelsterns LMC X-3 in rund 150.000 Lichtjahren Entfernung.
Q 26Wie heißt die letzte stabile Massengrenze von etwa 1,5 bis 3,2 Sonnenmassen?
Tolman-Oppenheimer-Volkoff-Grenze
Bei leichteren Objekten kann der Entartungsdruck der Materie einem Gravitationskollaps erfolgreich entgegenwirken.
Q 27Auf welche Masse wurde das Schwarze Loch im Zentrum von M87 vor den EHT-Aufnahmen geschätzt?
6,6 Milliarden Sonnenmassen
Der Vergleich der Bilder mit Computersimulationen ergab später eine Abschätzung von 6,5 ± 0,7 Milliarden Sonnenmassen, aber keine Festlegung des Drehimpulses.
Q 28Ab welcher Masse enden Hauptreihensterne über Wolf-Rayet-Stern und Supernova als Schwarzes Loch?
40 Sonnenmassen
Sterne zwischen etwa 8 und 25 Sonnenmassen enden dagegen als Neutronenstern.
Q 29Welcher Mathematiker beschrieb 1963 eine Lösung für ein rotierendes Schwarzes Loch?
Roy Kerr
Bis dahin sprach man von schwarzen oder gefrorenen Sternen, weil am Rand des Objekts die Zeit von außen gesehen stillzustehen scheint.
Q 30Wer wies Anfang der 1970er Jahre der Oberfläche des Ereignishorizonts eine Entropie zu?
Jacob Bekenstein
Damit wurde eine Verbindung von der allgemeinen Relativitätstheorie zur Quantenfeldtheorie geschlagen.