In den Naturwissenschaften bedient man sich in der Forschung eines Schemas, um Gesetzmäßigkeiten zu beweisen: der wissenschaftlichen Methode. Beobachten, nachdenken, vorhersagen, mit einem Experiment überprüfen, beweisen oder anpassen. Gemeinsam mit der immer besser werdenden Technologie können damit Prozesse so gut vorhergesagt werden, dass der Nachweis zu fast 100 Prozent übereinstimmt. Zum Beispiel auch das Aussehen von Schwarzen Löchern.
Schwarze Löcher gehören zu den faszinierendsten Objekten in unserem Universum. Und obwohl sie in aller Munde sind, war es bis 2019 unklar, wie sie eigentlich aussehen. Über ihre Existenz wurde schon im späten 18. Jahrhundert diskutiert, richtig Fahrt aufgenommen hat die Theorie mit Albert Einstein. Mit seiner Formulierung der Relativität konnten Wissenschaftler*innen im 20. Jahrhundert die Überlegung weiter verfeinern und immer bessere Vorhersagen machen.
In den 1970er Jahren wurde ein erster potentieller Kandidat gefunden, außerdem stellte Stephen Hawking die These der Hawking-Strahlung auf. Die besagt, dass Schwarze Löcher auch Teilchen/Strahlung wieder abgeben könnten.
Die wissenschaftliche Methode
Forschungsergebnisse schießen nicht einfach so aus dem Boden, der Prozess hinter der Forschung selber bedient sich eines Schemas, der sogenannten wissenschaftlichen Methode:
- Stelle eine Frage: Wieso fallen Äpfel zu Boden? Wieso finde ich jemanden sympathisch?
- Nachforschen und Informationen finden; Recherchieren
- Auf Grund der vorhandenen Informationen eine oder mehrere Hypothesen (Vermutung) aufstellen. Also was wäre das Ergebnis, wenn ein bestimmter Prozess dahinterstecken würde?
- Mit einem Experiment überprüfen und beobachten
5.1 Die Vorhersage stimmt mit dem Ergebnis überein: neues Gesetz/neue Theorie gefunden
5.2 Vorhersage und Ergebnis sind unterschiedlich: zurück zu Punkt 3
Letztlich muss bei 5.1 das Experiment mehrmals durchgeführt werden, es muss wiederholbar sein und immer das gleiche Resultat liefern. Manchmal bleibt das Vorhaben aber auch bei Punkt 3 hängen, wenn sich ein Mechanismus nicht beobachten lässt. Eben die Schwarzen Löcher. Ihre Existenz ist theoretisch gut belegt, Rechnungen gehen auf und das Modell vom Universum, das wir haben, bestätigt diese Objekte. Nur die Beobachtung stand lange aus. Daher kann man schon mal bei der Theorie feststecken.
Die Kunst, die Kunst, sie ist eine Gunst
Theorien sind schön und gut, doch oft reichen sie zur Vorstellung nicht aus. Schon kleine Skizzen können helfen, Konzepte zu veranschaulichen, denkt an Skizzen in Schulbüchern. Je abstrakter desto schwieriger, aber umso dringender. In der Astronomie wäre es immer am schönsten, echte Bilder zu haben, allerdings sind viele Himmelskörper einfach nicht abbildbar. Zu weit weg, nicht sichtbar, nicht messbar. So auch Schwarze Löcher. Sie üben so eine starke Anziehungskraft aus, dass sie alles aus ihrer Umgebung einsaugen, sogar Licht. Letzteres ist aber wichtig, um Signale und damit Information erhalten sowie verarbeiten zu können.
Wenn diese Möglichkeit fehlt, braucht es also eine Darstellung dessen, was die Theorien hergeben. Scientific Illustration ist die Art, wissenschaftliche Phänomene künstlerisch darzustellen. Dabei müssen die Künstler*innen darauf achten, alle Fakten genau zu berücksichtigen, können dabei aber ihre künstlerische Freiheit miteinbauen. Vor allem für Exoplaneten (Planeten, die um einen anderen Stern kreisen als die Sonne) wird das gern genutzt. Werden die Bilder fantasiereicher, redet man von Space Art. Auf dieselbe Art und Weise werden auch Sci-Fi-Filme und Bücher gemacht. Wissenschaftliche Fakten vereint mit Fantasy.
Wie ein Ei dem anderen gleichen
Lange konnte das Aussehen von Schwarzen Löchern nur künstlerisch dargestellt werden. Da sie Licht verschlucken, kann man ihren Innenbereich – also das Zentrum – nicht abbilden. Nur der Außenbereich, wo sich Materie sammelt, die einfällt, wäre sichtbar. Diese Akkretionsscheibe gibt Licht ab und ist sichtbar. Dahinter kommt der Ereignishorizont, alles was innerhalb seiner Reichweite liegt, wird eingesaugt.
2019 veröffentlichten die Forscher*innen des Event Horizon Telescope – ein Verbund von Teleskopen auf der ganzen Welt – das erste tatsächliche Foto eines supermassenreichen Schwarzen Lochs, das 55 Millionen Lichtjahre von uns entfernt ist. Zu sehen ist der Materiezufluss (Akkretionszufluss) in das Schwarze Loch; der Innenbereich ist dunkel. Das Erstaunliche daran war, und ist es immer noch, dass das Bild fast perfekt mit der künstlerischen Darstellung zusammenpasst. Zuerst nur eine Vorhersage und eine fiktive Abbildung, nun auch als Fakt belegt.
Titelbild links (c) Ute Kraus; Titelbild rechts (c) Event Horizon Telescope; Beschreibung: links – künstlerische Darstellung aus Vorhersage, rechts – tatsächliches Foto mit dem EHT.
Beitragsbild (c) Dewald Van Regensburg; Beschreibung: künstlerische Darstellung eines Exoplaneten mit Exomond.
