Meteorströme kümmern sich nicht um Hype. Sie folgen den Umlaufbahnen, nicht den Schlagzeilen.

Jedes Jahr durchquert die Erde Trümmerströme, die von Kometen hinterlassen wurden. Kleine Partikel rasen mit Zehntausenden Kilometern pro Stunde in die Atmosphäre, erhitzen sich und verglühen in leuchtenden Streifen. Das ganze Schauspiel ist kostenlos, man braucht keinerlei Ausrüstung, und trotzdem verpassen es die meisten Menschen.

Warum es überhaupt Meteorströme gibt

Wenn ein Komet nahe an der Sonne vorbeizieht, verliert er Material – Eis und Gestein verdampfen von seiner Oberfläche und verteilen sich entlang seiner Umlaufbahn. Mit der Zeit breiten sich diese Trümmerströme entlang der Kometenbahn aus und bilden breite Ströme von Partikeln im Weltraum. Die Erdumlaufbahn kreuzt jedes Jahr an denselben Punkten mehrere dieser Ströme. Dabei durchquert die Erde die Trümmerwolken, und die in die Atmosphäre eindringenden Partikel erzeugen die Leuchtspuren, die wir Meteore nennen. Die Perseiden im August stammen von den Trümmern des Kometen Swift-Tuttle; die Leoniden im November lassen sich auf den Kometen Tempel-Tuttle zurückführen. Die Geminiden bilden eine bemerkenswerte Ausnahme – ihr Ursprungskörper ist der Asteroid Phaethon, kein Komet. Jeder Meteorstrom ist nach dem Sternbild benannt, aus dem die Meteore scheinbar hervorgehen – dem Radiant. Verfolgt man einen Meteor am Himmel zurück, führt seine Spur immer wieder zu diesem Punkt.

Der richtige Zeitpunkt ist entscheidend

Meteorströme erstrecken sich über mehrere Tage, während die Erde den Trümmerstrom durchquert. Es gibt jedoch meist eine bestimmte Nacht – manchmal nur wenige Stunden –, in der die Erde den dichtesten Teil durchquert. Das ist der Höhepunkt. Tabellen für große Meteorströme geben die sogenannte Zenitstundenrate (ZHR) an: die Anzahl der Meteore, die man pro Stunde unter idealen Bedingungen sehen würde, wenn der Radiant direkt über einem steht. Die tatsächliche Beobachtung entspricht fast nie der ZHR. Lichtverschmutzung, Mondlicht und die Position des Radianten am Himmel reduzieren die Anzahl der Meteore erheblich. Kennt man jedoch den Höhepunkt, weiß man, in welcher Nacht man draußen sein sollte.

Die größten Störfaktoren: Licht und Mond

Nichts schwächt einen Meteorstrom so sehr wie Stadtlichter oder ein heller Mond. Ein halbvoller oder hellerer Mond, der sich in der Nähe des Himmels befindet, überstrahlt die schwächeren Meteore – und die meisten Meteore sind schwach. Falls der Mond nicht zu übersehen ist, platzieren Sie etwas Festes zwischen sich und ihn: eine Scheune, einen Baum, ein Fahrzeug. Beobachten Sie den dunkleren Teil des Himmels. Für die Beobachtung eignen sich dunkle ländliche Gebiete deutlich besser als Vorstadtgärten. Felder, Landstraßen, Campingplätze unter freiem Himmel – überall dort, wo kein Straßenlicht scheint. Je größer Ihr Sichtfeld, desto besser Ihre Chancen.

Die richtige Technik macht den Unterschied

Teleskope und Ferngläser sind hier ungeeignet. Meteore huschen in weniger als einer Sekunde über weite Himmelsstreifen; alles mit einem engen Sichtfeld entgeht ihnen. Sie brauchen nur Ihre Augen, aber diese brauchen Zeit. Das menschliche Auge benötigt etwa 20 Minuten, um sich vollständig an die Dunkelheit zu gewöhnen – bis dahin sehen Sie praktisch noch in der Dämmerung. Legen Sie sich flach auf den Rücken, um so viel Himmel wie möglich zu sehen, ohne Ihren Nacken zu überanstrengen.

Schauen Sie in Richtung des Radianten, aber nicht direkt darauf; Meteore in der Nähe des Radianten erscheinen als kurze Streifen, während weiter entfernte längere, eindrucksvollere Spuren hinterlassen. Planen Sie mindestens eine Stunde Beobachtungszeit ein, da die Meteore in Schüben und Pausen auftreten.

Nach Mitternacht ist fast immer die beste Zeit

Bei den meisten Meteorströmen sind die Stunden nach Mitternacht – insbesondere die Stunden vor der Morgendämmerung – tendenziell die besten für Meteore. Die Geometrie der Erdrotation bringt Ihren Standort nach Mitternacht direkt in den Einfallswinkel der Teilchen, vergleichbar mit einer Autoscheibe, die in den Regen gerichtet ist. Vor Mitternacht fangen Sie Teilchen auf, die die Erde von hinten überholt haben. Dies erfordert eine höhere Relativgeschwindigkeit und führt zu weniger sichtbaren Ereignissen. Die Geminiden bilden eine erfreuliche Ausnahme – sie sind die ganze Nacht aktiv –, aber für die meisten Sternschnuppenschauer gilt: Stellen Sie sich den Wecker und gehen Sie spät abends nach draußen.

Wie ein Schwarzes Loch entsteht

Die meisten Schwarzen Löcher entstehen aus massereichen Sternen – Objekten, die um ein Vielfaches schwerer sind als unsere Sonne. Wenn ein Stern seinen nuklearen Brennstoff verbraucht hat, kann er nicht mehr den nach außen gerichteten Druck erzeugen, der der Schwerkraft entgegenwirkt. Der Kern kollabiert explosionsartig. In manchen Fällen löst dies eine Supernova aus, die die äußeren Schichten ins All schleudert.

Wenn im kollabierenden Kern noch genügend Masse vorhanden ist, kann keine Naturkraft den Kollaps aufhalten. Zurück bleibt ein Schwarzes Loch. Die resultierenden Objekte reichen von einigen Sonnenmassen bis zu etwa 40 Sonnenmassen, abhängig vom ursprünglichen Stern. Am anderen Ende des Größenspektrums befinden sich supermassereiche Schwarze Löcher – mit Millionen bis Milliarden Sonnenmassen – im Zentrum fast jeder großen Galaxie, einschließlich unserer Milchstraße.

Der Ereignishorizont und die Singularität

Ein Schwarzes Loch hat zwei charakteristische Strukturmerkmale. Der Ereignishorizont ist eine kugelförmige Grenze – ein Punkt, an dem es kein Zurück mehr gibt. Alles, was den Ereignishorizont durchquert, kann nicht mehr herausgelangen, da dies eine Überlichtgeschwindigkeit erfordern würde. Der Ereignishorizont ist keine feste Oberfläche.

Er ist eher eine Schwelle im Raum, unsichtbar und prinzipiell passierbar, jenseits derer alle Wege nur noch nach innen führen. Seine Größe hängt von der Masse ab: Ein Schwarzes Loch mit der gleichen Masse wie unsere Sonne hätte einen Ereignishorizontradius von etwa 2,9 Kilometern. Diese Grenze wird nach dem Physiker, der sie als Erster berechnete, Schwarzschildradius genannt.

Im Zentrum befindet sich die Singularität – ein Punkt, an dem Materie laut der allgemeinen Relativitätstheorie auf null Volumen und unendliche Dichte komprimiert wird. Hier versagt die Mathematik der heutigen Physik. Die allgemeine Relativitätstheorie sagt die Existenz der Singularität voraus, doch die meisten Physiker glauben, dass eine umfassendere Theorie der Physik, die Gravitation und Quantenmechanik in Einklang bringt, dieses Bild letztendlich durch ein weniger extremes ersetzen wird.

Was umgibt ein Schwarzes Loch?

Ein isoliertes Schwarzes Loch ist unsichtbar. Es wird erst durch die Materie sichtbar, die es spiralförmig umgibt. Gas und Staub, die von einem Schwarzen Loch angezogen werden, bilden eine Akkretionsscheibe: eine extrem heiße, schnell rotierende Struktur, die intensiv strahlt, während Material spiralförmig nach innen strömt.

Die Temperaturen in der Scheibe können Millionen von Grad erreichen. Die Gravitation des Schwarzen Lochs krümmt das Licht in seiner Nähe so stark, dass es gekrümmte Bahnen beschreibt und scheinbar verzerrt über und unter dem Schwarzen Loch verläuft – ein Phänomen, das als Gravitationslinseneffekt bekannt ist.

Auf dem ersten EHT-Bild des zentralen Schwarzen Lochs von M87 ist der Lichtring um den dunklen Schatten die leuchtende Scheibe. Ihre ungleichmäßige Helligkeit entsteht durch die Rotation des Materials mit nahezu Lichtgeschwindigkeit.

Was passiert, wenn etwas hineinfällt?

Das Phänomen hängt vollständig von der Größe des Schwarzen Lochs ab. Der entscheidende Faktor ist die Gezeitenkraft – der Unterschied in der Gravitationskraft zwischen zwei Punkten eines fallenden Objekts. In der Nähe eines stellaren Schwarzen Lochs werden die Gezeitenkräfte lange vor dem Ereignishorizont tödlich: Der Unterschied in der Anziehungskraft zwischen Kopf und Füßen eines Menschen wäre so extrem, dass der Körper gestreckt und gestaucht würde – ein Prozess, den Physiker Spaghettifizierung nennen.

In der Nähe eines supermassereichen Schwarzen Lochs ist der Ereignishorizont so groß, dass die Gezeitenkräfte an der Grenze überraschend schwach sind – man könnte ihn durchqueren, ohne etwas Ungewöhnliches zu spüren. Die Zerstörung setzt erst später, im Inneren, ein.

Hawking-Strahlung und ein ungelöstes Rätsel

Stephen Hawking schlug in den 1970er Jahren vor, dass Schwarze Löcher nicht vollkommen permanent sind. Quanteneffekte in der Nähe des Ereignishorizonts führen zur spontanen Bildung von Teilchenpaaren – eines fällt nach innen, das andere entweicht als Wärmestrahlung nach außen. Diese Hawking-Strahlung transportiert Energie vom Schwarzen Loch weg, wodurch es mit der Zeit sehr langsam an Masse verliert.

Bei stellaren Schwarzen Löchern ist dieser Prozess unvorstellbar langsam – die Zeitspanne für die vollständige Verdampfung übersteigt das gegenwärtige Alter des Universums bei Weitem. Die Hawking-Strahlung konnte noch nie direkt nachgewiesen werden, doch sie wirft eine der grundlegendsten offenen Fragen der Physik auf: Was geschieht mit all den Informationen über alles, was in ein Schwarzes Loch gefallen ist, wenn es vollständig verdampft? Dieses Informationsparadoxon Schwarzer Löcher ist nach wie vor ungelöst.

Jedes Schwarze Loch ist ein Fragezeichen, umhüllt von Gravitation. Wir wissen inzwischen, wie sie entstehen, was sie umgibt und wie sich das Überschreiten des Ereignishorizonts anfühlen könnte. Doch was geschieht mit den Informationen im Inneren? Und was ersetzt die Singularität? Die Antworten darauf liefert eine tiefergehende Theorie – eine, die wir noch nicht entwickelt haben.