Facharbeit GK Physik von Moritz Kerker

Helmholtz-Gymansium Bielefeld
Facharbeit
Erforschung Schwarzer Löcher mit Teleskopen
verfasst von
von Moritz Kerker
Grundkurs Physik
Betreuer: Frau Generotzky und Herr Pehlivan
Abgabetermin: 19.02.2021

Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung........................................................................................................................1
2 Der Doppler-Effekt.........................................................................................................2
2.1 Der Doppler-Effekt ein Modell aus der klassischen Physik.................................2
2.2 Der Doppler-Effekt in der Astronomie.................................................................3
2.3 Grundlegende Dinge die Berücksichtigt werden müssen!....................................4
3 Die Akkretive Verifikation..............................................................................................5
3.1 Die Entstehung von Doppelstern Systemen..........................................................5
3.2 Die Akkretionsscheibe …......................................................................................6
4 Die Hawking-Strahlung..................................................................................................7
4.1 Die Entropie Schwarzer Löcher.............................................................................7
4.2 Eigenschaften des leeren Raums...........................................................................8
4.3 Nachweis der Hawking-Strahlung fehlt bis heute.................................................9
5 Fazit..............................................................................................................................10
6 Anhang.............................................................................................................................
Abbildungsverzeichnis..................................................................................................
Literaturverzeichnis.......................................................................................................
Selbstständigkeitserklärung...........................................................................................

Einleitung
Abbildung 1: Das erste Foto eines Schwarzen
Lochs
Credit: EHT Collaboration
1 Vgl. Eidemüller, Dirk (2019): Erstes Foto eines Schwarzen Lochs
https://www.weltderphysik.de/gebiet/universum/news/2019/erstes-foto-eines-schwarzen-lochs/
[17.02.2021]
2 Vgl. o.V. (o.J.): Schwarze Löcher
https://www.weltderphysik.de/gebiet/universum/schwarze-loecher/ [16.02.2021]
Dieses Bild wurde im April 2019 veröffentlicht und es zeigt die Umgebung von einem
supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum der Galaxie Messier 87 (M87). Es war
eine wissenschaftliche Sensation, als dieses Bild veröffentlicht wurde. Doch um dieses
Bild zu erzeugen benötigte es einen Zusammenschluss von über 200 Wissenschaftlern
und Ingenieuren, welche nur durch das zusammenschließen von mehreren Teleskopen
rund um die Erde dieses Foto kreieren konnten. 1 Doch um ein Foto machen zu können,
muss zu erst einmal ein solches Objekt gefunden werden. Dies ist oftmals gar nicht so
einfach wie gedacht. Ein Schwarzes Loch besitzt eine sehr hohe Masse, welche sehr
stark komprimiert ist, sodass die Raumzeit sehr stark verkrümmt wird. Diese
Krümmung ist so stark, dass ihr nicht einmal Licht entkommen kann. 2 Es kann also
keine Strahlung von diesen Objekten ausgehen, welche man mit einem Teleskop
einfangen könnte. Aus dem Grund haben diese Objekte auch ihren Namen „Schwarze
Löcher“ erhalten, denn am schwarzen Nachthimmel kann man sie nicht sehen. Es
scheint so als wären sie schwarz.
Aber wie findet man nun ein Schwarzes Loch? Ist es überhaupt möglich ein scheinbar
unsichtbares Objekt zu finden? Diese Fragen werden auf den folgenden Seiten erklärt
und mithilfe des Doppler-Effekts, der akkretiven Verifikation und der Hawking-
-1-

Strahlung näher erläutert. In der Astronomie sind Schwarze Löcher zu einem immer
größeren und wichtiger werdenden Themengebiet geworden. Dies liegt daran, dass
diese Objekte Auskünfte auf die Entstehung sowie Entwicklung unseres Universums
liefern können. Heutzutage wissen wir noch nicht genug um sagen zu können wie die
Zukunft aussehen wird, wir können lediglich Vorhersagen aufgrund von heutigen
Erkenntnissen treffen. Doch ohne bestimmte Dinge zu verstehen, wie die Dunkle
Energie, die Dunkle Materie oder eben Objekte wie Schwarze Löcher, sind solche
Vorhersagen nicht ganz ausdrucksstark. Schwarze Löcher sind also ein wichtiges
Forschungsgebiet, welches auch in Zukunft von Relevanz zeugen wird.
Der Doppler-Effekt
2.1 Ein Modell aus der klassischen Physik
Der Doppler-Effekt ist ein Modell, welches aus der klassischen Physik kommt. Er
wurde von dem österreichischen Physiker Christian Doppler entdeckt. Die
Namensgebung hat dementsprechen nicht mit einer Verdopplung oder anderen
Doppelungen zu tun. 3 Der Dopplereffekt, wird in den akustischen und den optischen
Doppler-Effekt eingeteilt, allerdings sind die Ansätze hinter diesen beiden Effekten die
gleichen.
Die Überlegung ist, dass es einen sich mit einer gewissen Geschwindigkeit im Raum
bewegenden Sender gibt, welcher Schallwellen absendet. Außerdem einen Empfänger,
welcher sich in Ruhe befindet, also eine Feste Position im Raum einnimmt.
Abbildung 2: Skizze zum akustischen Doppler-Effekt
Wie auf Abbildung 2 zu erkennen, werden die Schallwellen, abhängig von der
-2-
3 Vgl. Bennet, Jeffrey et al., Pearson Studium (2020): Astronomie- Die kosmische Perspektive, 9. Aufl.,
Deutschland, S. 216.

Bewegungsrichtung des Senders, entweder gestreckt oder gestaucht. Der Beobachter
kann diese Veränderung der Frequenz akustisch wahrnehmen. Beispiele hierzu finden
sich im Alltag. Häufig wird der vorbeifahrende Krankenwagen gewählt, da dessen
Sirenen sehr Laut sind und schon von weiter Entfernung wahrgenommen werden
können. Wenn ein solcher Wagen auf uns zufährt, nehmen wir einen höheren Ton war,
da die Tonfrequenz höher ist. Fährt er nun von uns weg, nehmen wir einen tieferen Ton
wahr, da die Tonfrequenz nun tiefer ist. 4 Bewegt sich nun ein Empfänger und der Sender
nimmt eine Ruheposition ein, tritt der Selbe Effekt ein. Beim annähern wird der
Empfänger einen höheren Ton wahrnehmen und beim entfernen der Schallquelle einen
tieferen Ton.
2.2 Der Doppler-Effekt in der Astronomie
In der Astronomie wird ebenfalls der Doppler-Effekt genutzt, allerdings nicht der
akustische sondern der Relativistische Doppler-Effekt. Dieser bezieht sich nicht auf
akustische Wellen, sondern auf elektromagnetische Wellen. Diese Elektromagnetische
Wellen besitzen ebenfalls eine Frequenz und einen Impuls. Auch die Änderung der
Position eines Senders, welcher elektromagnetische Wellen aussendet kann man ähnlich
wahrnehmen. Allerdings nun nicht mehr über die Tonfrequenz, sondern über das
Farbspektrum bzw. über Veränderungen der Spektrallinien (Spektrallinien dienen als
wichtigen Bezugspunkt für die Messung des Doppler-Effekts.). 5
Diesen Effekt können Astronomen nun auf Sterne übertragen, welche stetig Licht
aussenden. Bewegt sich ein Stern von uns betrachtet weg, so wird der Beobachter eine
Rotverschiebung des Lichts wahrnehmen. Bewegt sich der Stern auf uns zu, so wird es
zu einer Blauverschiebung kommen. Diese Information kann man nun nutzen um
Geschwindigkeiten, Entfernungen, Rotationszeiten und Umlaufbahnen von Sternen zu
berechnen.
Diese Geschwindigkeiten und Umlaufbahnen können dann schließlich auf Schwarze
Löcher schließen. Dies liegt daran, dass die hohe Gravitation von Schwarzen Löchern
großen Einfluss auf die Bewegung von Sternen haben, welche sich dem Schwarzen
Loch nähern.
Im letzten Jahr (2020) erhielt eine Forschungsgruppe den Nobelpreis für die Physik,
-3-
4 Vgl. ebd. S. 216
5 Vgl. ebd. S. 218

welche unter anderem diesen Effekt nutzten. Sie hatten herausgefunden, dass sich ein
Schwarzes Loch in der Mitte unseres galaktischen Zentrums geben muss. Sie hatten die
Sterne beobachtet, welche sich in der Mitte unserer Milchstraße befinden. Sie fanden
heraus, dass diese Sterne alle eine Umlaufbahn um ein nicht sichtbares Objekt haben.
Außerdem fiel die Geschwindigkeit des Sterns S2 auf, welcher bei Annäherung an das
unbekannte Objekt eine Geschwindigkeit aufweisen ließ, welche 2,55% der
Lichtgeschwindigkeit betrug. Diese Geschwindigkeit kann nur erreicht werden, wenn
sich in der Umgebung ein Objekt mit sehr viel Masse befindet. 6 Nach langen Analysen
und Berechnungen kamen die Forscher zu dem Schluss, dass sich im Zentrum unserer
Galaxie, sich ein supermassereiches Schwarzes Loch mit der Masse von 4,3 Millionen
Sonnenmassen befinden muss.
2.3 Grundlegende Dinge die berücksichtigt werden müssen!
Bei der Anwendung des Doppler-Effekts muss auf ein paar grundlegende Dinge
geachtet werden. So ist es wichtig zu berücksichtigen, dass das Gesamte Universum,
aufgrund der dunklen Energie, expandiert. Wenn man diese Expansionsrate nicht
berücksichtigen würde, würde man auf Geschwindigkeiten von Sternen kommen,
welche über der Lichtgeschwindigkeit liegen und dies würde gegen die Allgemeine
Relativitätstheorie von Albert Einstein verstoßen. Diese behauptet nämlich, dass sich
nichts schneller als mit der Lichtgeschwindigkeit bewegen kann. 7 Das Universum ist
also nicht statisch. Diese Information muss man berücksichtigen, wenn man den
Doppler-Effekt anwenden möchte.
Ein weiteres Phänomen ist die gravitative Rotverschiebung, welche von Albert Einsteins
speziellen Relativitätstheorie postuliert wurde. Diese sagt nämlich, dass selbst Licht
durch Die Krümmung der Raumzeit ebenfalls verändert. Das Licht verliert an Energie,
wenn es der Gravitation entkommen will. Da Licht seine Energie über die Frequenz
bzw. über die Wellenlänge verliert, wird das Licht röter, wenn es sich entgegen der
Gravitation bewegt. Dieser Effekt könnte die Berechnungen von Geschwindigkeiten der
Sterne behindern oder aber genutzt werden, um die Position von Schwarzen Löchern zu
-4-
6 Vgl. o.V. (2020): Nobelpreis für Physik 2020,
https://www.weltderphysik.de/thema/nobelpreis/nobelpreis-fuer-physik-2020/ [17.02.2021]
7 Vgl. Müller, Andreas (o.J.): Doppler-Effekt
https://www.weltderphysik.de/thema/nobelpreis/nobelpreis-fuer-physik-2020/ [17.02.2021]

erklären.
Oftmals ist es also so, dass Schwarze Löcher durch Zufall entdeckt werden können,
wenn eben ein starker Doppler-Effekt auftritt und dieser nur mit einer Existenz eines
Schwarzen Lochs begründet werden kann. So wurde auch das Sternsystem HR 6819
durch Zufall entdeckt. 8 Man hatte einen sich um ein nicht sichtbares Objekt kreisenden
Stern entdeckt, welcher durch starke Verschiebungen im Farbspektrum auffiel.
Akkretive Verifikation
3.1 Die Entstehung von Doppelstern Systemen
Akkretionsvorgänge bei stellaren Schwarzen Löchern lassen sich am häufigsten in
Doppelsternsystemen wiederfinden. Sie sind aber auch für andere Nachweise sehr gut
nutzbar. Aus diesem Grund ist das Verständnis der Doppelsternsysteme sehr wichtig.
Abbildung 3: Abbildung des
Doppelstern HIC 59206
Credit: ESO
Sterne entstehen aus Haufen, welche aus riesigen Gas- und Staubwolken bestehen.
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass aus einem solchen Haufen meistens ein
Doppelsternsystem entsteht. 9 Also zwei Sterne, welche um ein gemeinsamen
Schwerpunkt kreisen. Oftmals liegen diese Sterne sehr nah bei einander. Diese Sterne
verhalten sich dann erst einmal so wie es jeder Stern tut. Sie fusionieren Wasserstoff zu
Helium und produzieren dabei sehr viel Energie. Im laufe der Zeit expandiert der Stern
-5-
8 Vgl. o.V. (2020): Das erdnächste Schwarze Loch liegt nur 1000 Lichtjahre entfernt
https://rp-online.de/panorama/wissen/weltraum/das-erdnaechste-schwarze-loch-liegt-nur-1000-
lichtjahre-entfernt-objekt-im-sternbild-telescopium_aid-50412981 [17.02.2021]
9 Vgl. Adamek, Anna (2008): 2.1 Doppelsterne
https://www.mpifr-bonn.mpg.de/603143/doppelsterne [17.02.2021]

immer mehr und der Brennstoff des Sterns verringert sich. Nachdem der Wasserstoff
allmählich aufgebraucht ist, beginnt die Fusionierung zu schwereren Elementen, also
von Helium zu Kohlenstoff und von Kohlenstoff zu Neon usw. bis zum Element Eisen. 10
Eisen kann nicht weiter fusioniert werden bzw. wird dabei keine Energie mehr
freigegeben. Der Stern wird Instabil und fällt letztendlich unter seiner eigenen
Gravitation zusammen. Besitzt der Stern genug Masse so wird er am Ende unter einer
Supernova zu einem Neutronenstern bzw. weißen Zwerg oder eben zu einem Schwarzen
Loch. Dies ist von der Masse des Sterns Abhängig.
Bei der Entstehung eines Doppelsternsystems ist die Betrachtung der Verteilung von
Materie essenziell. Denn besitzen die zwei Sterne unterschiedliche Massen (was der
häufigste Fall ist), so erreichen sie auch unterschiedliche Stadien. 11 So kann es
letztendlich zu einem System kommen bestehend aus einem Neutronenstern /
Schwarzen Loch und einem noch fusionierendem Stern, welcher im Endstadium zu
einem roten Riesen wird. Bei solchen Systemen können nun interessante
Beobachtungen vorgenommen werden.
3.2 Akkretionsscheiben
Wenn sich das Schwarze Loch (oder eben ein Neutronenstern) nun nahe genug an dem
Stern befindet, so kann es dazu kommen, dass das Schwarze Loch eine höhere
Gravitation auf die Materie in der äußeren Schicht des Sterns, als der Stern selber,
ausübt(siehe Roche-Grenze). Diese Materie wird nun also gelöst und bewegt sich auf
das Schwarze Loch zu, außerdem weist sie eine gewisse Bahngeschwindigkeit auf.
Nach dem Drehimpulserhaltungssatz muss diese Materie immer schneller werden,
während sie auf die Oberfläche des gravitierenden Objekts fällt. Diesen ,,Materiefluss"
bezeichnet man auch als Akkretionsfluss. Dieser bildet nun eine, sich schnell rotierende,
Akkretionsscheibe um das gravitierende Objekt. Die Teilchen innerhalb der
Akkretionsscheibe bewegen sich nun also auf Umlaufbahnen, welche den Kepler'schen
Gesetzen gehorchen. 12 Folglich bewegt sich das Gas in den inneren Bereichen der
Akkretionsscheibe schneller als Gas in den äußeren Bereichen.
10 Vgl. Salzmann, Wiebke (2008): Entstehung und Lebensweg von Sternen
https://physik.wissenstexte.de/sterne.htm [17.02.2021]
11 o.V. (o.J.): Doppelstern
https://physik.cosmos-indirekt.de/Physik-Schule/Doppelstern [17.02.2021]
12 Vgl. ebd. S.777
-6-

Diese Geschwindigkeitsunterschiede führen zu Reibung, diese Reibung führt zu
Energieverlust. Dadurch, dass die Bahnenergie abnimmt bewegt sich das Gas allmählich
auf Spiralbahnen nach innen bis es schließlich auf dem gravitierenden Objekt landet.
Allerdings führt die Reibung auch dazu, dass ein Teil der Bahnenergie in Wärme
verwandelt wird. Die Akkretionsscheibe heizt sich dem entsprechend auf. Diese Wärme,
welche die Akkretionsscheibe aufheizt, führt dazu, dass die Akkretionsscheibe im
optischen und im ultravioletten bzw. sogar im Röntgenbereich Energie abstrahlt. 13 Diese
Eigenschaft haben Forscher genutzt um ein Foto des Aktiven Galaktischen Kerns
(AGN) in der Messier 87 Galaxie zu erzeugen (Abbildung 1) Dabei gilt: Desto höher
die Oberflächenschwerkraft, desto größer wird der Teil der Bahnenergie, welcher in
Wärme umgewandelt wird. Die Eigenschaft von Schwarzen Löchern führen letztendlich
dazu, dass eine mögliche Akkretionsscheibe vor allem elektromagnetische Wellen mit
hoher Energie abstrahlt. So kann auch eindeutig zwischen einem Schwarzen Loch und
einem Neutronenstern unterschieden werden, denn Neutronensterne besitzen eine
Grenzmasse zwischen 1,5 und 3,2 Sonnenmassen. Somit kann man gezielt nach
Schwarzen Löchern suchen und aus dem selben Grund ist die Methode der akkretiven
Verifikation, zur Suche nach Schwarzen Löchern, am stärksten verbreitet. Sie
Implementiert allerdings nur aktive Schwarze Löcher, also Schwarze Löcher welche
aktiv Materie akkretieren.
Die Hawking-Strahlung
4.1 Die Entropie Schwarzer Löcher
Wie der Name der Strahlung schon ahnen lässt, war es der Astrophysiker Stephen
Hawking, welcher sich mit dieser Strahlung auseinander setzte. Seine Überlegungen
begannen mit der Entropie, welche im zweiten Hauptsatz der Thermodynamik verankert
ist. Diese besagt, dass die Entropie eines geschlossenen Systems lediglich zunehmen
kann und, dass zusammen führen zweier Systeme, die Entropie des Gesamtsystems
größer ist, als die Summe der einzelnen Systeme. So scheint es man könne mit einem
Schwarzen Loch sehr einfach gegen diesen zweiten Hauptsatz verstoßen. 14 Denn sobald
Materie in ein Schwarzes Loch fällt, so scheint die Entropie des Gesamtsystems zu
13 Vgl. ebd. S. 777
14 Vgl. Hawking, Stephen, Rowohlt Taschenbuch Verlag (2011): Eine kurze Geschichte der Zeit, 33.
Aufl., Deutschland, S. 133
-7-

zunehmen, da ein Beobachter die Entropie im Innern eines Schwarzen Lochs nicht
wahrnehmen kann. Stephen Hawking folgerte daraus, dass es eine Eigenschaft des
Schwarzen Loches geben müsse, welches Aufschluss auf die Entropie gibt. Da wenn
Materie in ein Schwarzes Loch fällt sich die Fläche des Ereignishorizont vergrößert,
kam schnell der Vorschlag, dass man die Fläche des Ereignishorizonts als ein Maß für
die Entropie nutzen könne. So nimmt die Entropie des Gesamtsystems nicht
ab, da die einfallende Materie den Ereignishorizont vergrößert. Wenn eine Schwarzes
Loch nun ein gewisses Maß an Entropie besitzt, so schlussfolgerte Hawking, müsse ein
Schwarzes Loch auch eine Temperatur besitzen. 15 Sonst würde ein verstoß gegen den
zweiten Hauptsatz der Thermodynamik vorliegen. Da ein Objekt, welches eine gewisse
Temperatur besitzt immer Strahlung emittiert, müssen auch Schwarze Löcher
Strahlungen emittieren. Da die Temperatur eines Schwarzen Lochs bei steigender Masse
sinkt, liegt die Temperatur typischer Weise bei einem Millionsten Kelvin, also nur
Bruchteile über dem absoluten Nullpunkt.
4.2 Eigenschaften des leeren Raums
Das Schwarze Löcher Strahlung emittieren scheint im ersten Moment keinen Sinn zu
ergeben, da ein Schwarzes Loch dadurch definiert ist, dass weder Materie noch Licht
dem Ereignishorizont entkommen können. Aufschluss auf dieses Problem liefert die
Quantentheorie bzw. genauer, die Eigenschaften des leeren Raums. In einem Vakuum ist
es nämlich so, dass stetig Teilchenpaare entstehen. Dieses Teilchenpaar besteht aus
einem Teilchen und einem Antiteilchen. Man spricht auch von sog. virtuellen Teilchen.
Dabei besitzt das Teilchen eine positive Energie und das Antiteilchen eine negative
Energie, somit wird nicht gegen den Energieerhaltungssatz verstoßen, welcher besagt,
dass keine Energie erschaffen oder vernichtet werden kann. 16 Die Teilchenpaare
entstehen nun irgendwo im Raum und aufgrund der unterschiedlichen Ladungen,
annihilieren diese beiden Teilchen schon nach kurzer Zeit des auftreten. Bei dem
auftreten und verschwinden der virtuellen Teilchen spricht man auch von
Vakuumfluktuationen. Die Entstehung dieser Teilchenpaare ist keine Theorie, sie wurde
schon anhand des Casimir-Effekts Beobachtet und ist somit Wissenschaftlich belegt.
Stephen Hawking hat diese Eigenschaft des leeren Raumes genutzt um die Emission des
-8-
15 Vgl. ebd. S. 134
16 Vgl. ebd. S. 141

Schwarzen Loches zu begründen. Nach ihm kann es dazu kommen, dass diese
Teilchenpaare in der nähe des Ereignishorizontes entstehen. So kann es passieren, das
ein Teilchen in den Ereignishorizont des Schwarzen Loches fällt und das andere
Teilchen diesem entkommt und letztendlich zu einem reellen Teilchen wird. Wenn nun
die negativ geladene Teilchen in das Schwarze Loch fallen, so muss nach der Masse und
Energie Äquivalenz: E = mc², beim einfallen negativer Energie die Masse des
Schwarzen Lochs abnehmen. Dass alle Teilchen, welche in das Schwarze Loch fallen
negativ geladen sein müssen, liegt an dem starken Gravitationsfeld des Schwarzen
Lochs. Ein reales Teilchen besitzt in der nähe eines so kompakten Objekts weniger
Energie, dies liegt daran, dass diese Teilchen gegen die Massenanziehung Energie
aufbringen muss. Allerdings ist das Gravitationsfeld im Innern eines Schwarzen Lochs
nun so stark, dass dort sogar ein reales Teilchen eine negative Energie aufweisen kann.
In Folge dessen, dass stetig negative Energie in das innere des Schwarzen Lochs gelangt
muss auch die Masse des Schwarzen Lochs stetig abnehmen. Nach Stephen Hawking
können Schwarze Löcher also verdampfen. Dies dauert allerdings aufgrund der
niedrigen Temperatur der meisten Schwarzen Löchern sehr lange. Schon bei einem
Schwarzen Loch mit nur einer Sonnenmasse würde dies 10^66 Jahre dauern. 17
4.3 Nachweis der Hawking-Strahlung fehlt bis heute
Bis heute konnte noch keine Hawking-Strahlung gemessen werden. Dies liegt daran,
dass diese Strahlung sehr schwach sein muss. Außerdem wird diese Strahlung dann
noch von vielen anderen Strahlung wie z.B der Strahlung der Akkretionsscheibe, oder
die der Kosmischen Hintergrundstrahlung überdeckt. 18 Da es noch keinen Nachweis für
die Hawking.Strahlung gibt, ist sie bis heute nur eine Theorie. Da diese Theorie
allerdings sehr plausible ist und einen großen Einfluss auf die Entwicklung Schwarzer
Löcher hat, beschäftigen sich Heutzutage viele Wissenschaftler/innen an dieser Theorie
und versuchen die Strahlungen zu messen. Da aus der Theorie von Hawking folgert,
dass vor allem Masse arme Schwarze Löcher sehr stark Strahlung emittieren, wird daran
geforscht Schwarze Löcher in Teilchenbeschleunigern zu erschaffen. Aufgrund deren
sehr geringen Masse würden diese dann nach sehr kurzer Zeit verdampfen und man
-9-
17 Vgl. ebd. S. 144
18 Vgl. Müller, Andreas (o.J.): Hawking-Strahlung
https://www.spektrum.de/lexikon/astronomie/hawking-strahlung/169 [17.02.2021]

könnte eine Strahlung messen können. Da dies allerdings bis heute nicht geschehen ist,
ist die Theorie der Hawking-Strahlung noch nicht bestätigt.
Auch wenn die Theorie noch nicht belegt werden konnte, sie würde ebenfalls aufschluss
auf das Informations-Paradoxon geben. Dieses Paradoxon besagt nämlichg, dass keine
Information zerstört werden kann. Wenn nun aber einem Schwarzen Loch nichts
entkommen kann, so sind die Informationen, welche sich innerhalb dieses befinden
verloren. Die Hawking.Strahlung würde dieses Paradoxon, mit ein paar weiteren
Annahmen, lösen.
Fazit
Es gibt also mehrere Möglichkeiten Schwarze Löcher zu entlarven und zu lokalisieren.
Allerdings ist es nie das Schwarze Loch an sich, welches man beobachtet, sondern
immer die Umgebung dieses. Dabei gibt es bei allen Möglichkeiten Vor- und Nachteile.
Der Doppler-Effekt bzw. die kinematische Verifikation lässt sich auch bei Schwarzen
Löchern anwenden, welche nicht aktiv sind, also keine Akkretionsscheibe bilden. Da
eben die Bewegung der Sterne, welche sich in der nähe des Schwarzen Lochs aufhalten
genau analysiert werden. Die akkretive Verifikation ermöglicht es dafür direkt nach
einer gewissen Strahlung zu suchen, aufgrund der Akkretion von Materie, welche sich
gegebenfalls in der nähe des Schwarzen Lochs befindet. Es zeigt sich aber auch, dass es
ganz andere Ansätze gibt, so wie ihn Stephen Hawking hatte. Er hat theoretische
Vermutungen aufgestellt, welche sehr plausibel sind und das Verständnis von
Schwarzen Löchern beträchtlich verändern würde.
Es gibt natürlich noch Zahlreiche Methoden, welche zur Lokalisation von Schwarzen
Löchern funktionieren. So wird es auch in Zukunft noch Zahlreiche mehr geben, denn
die Erforschung von Schwarzen Löchern ist so essenziell für die Astronomie geworden.
Abschließend sollte zu dieser Facharbeit noch gesagt sein, dass sie nur auf mögliche
Verfahren für die Lokalisation von Schwarzen Löchern hinweist und wie diese zustande
kommen. Das technische verfahren, welches benötigt wird um am Ende nutzbare Daten
zu erhalten welche ausgewertet werden können, um einen wissenschaftlichen Nachweis
für ein Schwarzes Loch zu besitzen, wurde in dieser Facharbeit nicht weiter
ausgearbeitet.
-10-

Abbildungsverzeichnis
Anhang
Abbildung 1: https://cdn.eso.org/images/screen/eso1907a.jpg
Abbildung 2: https://www.lernhelfer.de/sites/default/files /lexicon/image/BWS-PHY2-
0044-03.gif
Abbildung 3: https://cdn.eso.org/images/thumb700x/eso0313c.jpg
Literaturverzeichnis
- Bennet, Jeffrey et al., Pearson Studium (2020): Astronomie- Die kosmische
Perspektive, 9. Aufl., Deutschland,
- Hawking, Stephen, Rowohlt Taschenbuch Verlag (2011): Eine kurze Geschichte der
Zeit, 33. Aufl., Deutschland
- Eidemüller, Dirk (2019): Erstes Foto eines Schwarzen Lochs
https://www.weltderphysik.de/gebiet/universum/news/2019/erstes-foto-eines-
schwarzen-
[17.02.2021]
- o.V. (o.J.): Schwarze Löcher
https://www.weltderphysik.de/gebiet/universum/schwarze-loecher/ [16.02.2021]
- o.V. (2020): Nobelpreis für Physik 2020,
https://www.weltderphysik.de/thema/nobelpreis/nobelpreis-fuer-physik-2020/
[17.02.2021]
- Müller, Andreas (o.J.): Doppler-Effekt
https://www.weltderphysik.de/thema/nobelpreis/nobelpreis-fuer-physik-2020/
[17.02.2021]
- o.V. (2020): Das erdnächste Schwarze Loch liegt nur 1000 Lichtjahre entfernt
https://rp-online.de/panorama/wissen/weltraum/das-erdnaechste-schwarze-lochliegt-nur-1000-lichtjahre-entfernt-objekt-im-sternbild-telescopium_aid-50412981
[17.02.2021]
- Adamek, Anna (2008): 2.1 Doppelsterne
https://www.mpifr-bonn.mpg.de/603143/doppelsterne [17.02.2021]
- Salzmann, Wiebke (2008): Entstehung und Lebensweg von Sternen
https://physik.wissenstexte.de/sterne.htm [17.02.2021]
- o.V. (o.J.): Doppelstern
https://physik.cosmos-indirekt.de/Physik-Schule/Doppelstern [17.02.2021]
- Müller, Andreas (o.J.): Hawking-Strahlung

https://www.spektrum.de/lexikon/astronomie/hawking-strahlung/169 [17.02.2021]
- o.V. (o.J.): Doppler-Effekt
https://www.leifiphysik.de/akustik/akustische-wellen/grundwissen/doppler-effekt
[17.02.2021]
- Müller, Andreas (2007): Schwarze Löcher- Das dunkelste Geheimnis der
Gravitation
Andreas Müller - Schwarze Löcher - Einführung (spektrum.de) [17.02.2021]
- o.V. (o.J.): Hawking-Strahlung
https://www.chemie.de/lexikon/Hawking-Strahlung.html [17.02.2021]
Selbstständigkeitserklärung
Hiermit erkläre ich, dass ich die vorliegende Arbeit selbstständig und ohne fremde Hilfe
verfasst und keine anderen als die im Literaturverzeichnis angegebenen Hilfsmittel
verwendet habe. Insbesondere versichere ich, dass ich alle wörtlichen und sinngemäßen
Übernahmen aus anderen Werken als solche kenntlich gemacht habe.
__________________________________
(Ort, Datum, Unterschrift)