Relativitätstheorie relativ anschaulich

Tempolimit Lichtgeschwindigkeit

Schritt für Schritt immer näher an den Horizont

Wir nähern uns dem Horizont auf 90 Kilometer (Abb. 4a) und halten mit der 30-Milliarden-fachen Erdbeschleunigung den Abstand konstant. Beim Blick nach vorne füllt die zentrale schwarze Scheibe das gesamte Blickfeld (links). Nur durch das Seitenfenster (Mitte) und das Rückfenster (rechts) sehen wir den Sternenhimmel. Jedes Fenster bietet einen Blickwinkel von 90 Grad, so dass die drei Fenster sich zu einem Panoramabild über 270 Grad zusammenfügen.

45 Kilometer über dem Horizont (Abb. 4b) nimmt das schwarze Loch exakt die halbe Himmelskugel ein; in 30 Kilometern Abstand (Abb. 4c) überdeckt es sogar mehr als die Hälfte des Himmels. Es scheint sich um uns herum zu wölben – dabei befinden wir uns nach wie vor außerhalb des Horizonts!

Schwarzes Loch, Entfernung 90 km Schwarzes Loch, Entfernung 90 km Schwarzes Loch, Entfernung 90 km
(a)
Schwarzes Loch, Entfernung 45 km Schwarzes Loch, Entfernung 45 km Schwarzes Loch, Entfernung 45 km
(b)
Schwarzes Loch, Entfernung 30 km Schwarzes Loch, Entfernung 30 km Schwarzes Loch, Entfernung 30 km
(c)
Abb. 4: Blick nach vorne (links), zur Seite (Mitte) und nach hinten (rechts) in einer Höhe von von 90 Kilometern über dem Horizont (a). b/c: 45 Kilometer / 30 Kilometer Höhe. Auch diese Bilder entstehen, während das virtuelle Raumschiff einen konstanten Abstand zum Schwarzen Loch hält.
 
Lichtstrahlen
(a)
Lichtstrahlen
(b)
Abb. 5: Für einen Beobachter auf der Kreisbahn des Lichts nimmt das Schwarze Loch gerade die halbe Himmelskugel ein (a). Noch größer erscheint es einem Beobachter innerhalb der Kreisbahn (b). Durchgezogener Kreis: Horizont des Schwarzen Lochs, gestrichelter Kreis: Kreisbahn um das Schwarze Loch, schwarze Scheibe: Beobachterposition. Blau/rot/schwarz: Lichtstrahlen von außen/von der Kreisbahn/von innen.

Wenn wir diese Bilder sehen, befinden wir uns in der Nähe der Kreisbahn des Lichtes. Ein Beobachter, der genau auf der Kreisbahn sitzt (Abb. 5a) sieht beim Blick zur Seite den eigenen Hinterkopf (roter Strahl). Licht von den Sternen erreicht ihn nur von weiter außen (blauer Strahl), so dass der Sternenhimmel genau die eine Hälfte eines kompletten Panoramas einnimmt. Licht von weiter innen müsste vom Schwarzen Loch kommen (schwarzer Strahl), da aus dem Horizont aber kein Licht entweicht, ist die vordere Hälfte des Panoramas schwarz.

Ein Beobachter innerhalb der Kreisbahn (Abb. 5b) muss den Blick noch weiter nach außen richten, um Licht von der Außenwelt zu empfangen (blauer Strahl), so dass der Himmel beim Rundumblick weniger als die Hälfte des Panoramas einnimmt.

 
Schwarzes Loch, Entfernung 13 km
(a)
Schwarzes Loch, Entfernung 4 km
(b)
Abb. 6: Blick nach hinten aus 13 Kilometern Höhe (a) und aus 4 Kilometern Höhe (b), während das virtuelle Raumschitt den Abstand zum Schwarzen Loch konstant hält.

In 13 Kilometern Abstand (Abb. 6a) ist auch im Seitenfenster nur noch der schwarze Zentralbereich zu sehen. Erst beim Blick nach hinten wird die Außenwelt sichtbar – wobei wir nach wie vor den gesamten Himmel im Prinzip unendlich oft sehen. Dieses „Guckloch“ auf den Rest der Welt wird beliebig klein, wenn wir nur nahe genug an den Horizont vordringen. Letzte Station der virtuellen Reise: 4 Kilometer Abstand (Abb. 6b), in Position gehalten mit der 2 Billionen-fachen Erdbeschleunigung.

Übrigens lassen sich dieselben optischen Effekte auch bei geringeren Beschleunigungen beobachten, wenn man sich einem Schwarzen Loch mit größerer Masse nähert. Um das letzte Bild, Abb. 6b, bei Erdbeschleunigung vor Augen zu haben, bräuchten wir ein hypothetisches Schwarzes Loch mit 20 Billionen Sonnenmassen. Das überträfe bei weitem die Massen der supermassiven Schwarzen Löcher in den Zentren von Galaxien, die Millionen bis Milliarden Sonnenmassen aufweisen.

 
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AutorInnen: Ute Kraus, Datum: 11.11.2005
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