Vor mehr als 100 Jahren erklärte uns Albert Einstein mit der allgemeinen Relativitätstheorie die Gravitation. Auch heute noch wird die Relativitätstheorie genutzt, beispielsweise für das Satellitennavigationssystem GPS. Einsteins Theorie sagte unglaubliche Objekte voraus: schwarze Löcher, deren Gravitation so stark ist, dass ihnen nicht einmal Licht entkommen kann. Etwas, das in ein schwarzes Loch gefallen ist, kommt dort nie wieder hinaus. Beobachtungen mit Teleskopen konnten später bestätigen: schwarze Löcher sind Realität.

Doch wie erforscht man schwarze Löcher? Schließlich sind sie sehr weit von uns entfernt und nur schwer zu beobachten. Sterne, die ein schwarzes Loch umkreisen, lassen sich hingegen gut beobachten. Aus den Bahnen der Sterne kann man Eigenschaften des schwarzen Lochs, wie z.B. seine Masse, berechnen. Aus der Sicht theoretischer Physikerinnen und Physiker sind daher Bahnkurven, die so genannten Geodäten, besonders interessant. Für Modelle von schwarzen Löchern in vielen physikalischen Theorien kann man Bahnkurven von Objekten berechnen, die um die schwarzen Löcher kreisen. Dabei lässt sich einiges über die Natur der schwarzen Löcher herausfinden.

Die Gravitation gibt uns bis heute viele ungelöste Rätsel auf. Einsteins Relativitätstheorie passt nicht so recht mit der Quantenmechanik zusammen. Daher werden auch alternative Gravitationstheorien erforscht; in vielen dieser Theorien geht man sogar von einer höherdimensionalen Welt aus. Die meisten alternativen Theorien sind kompliziert, sodass nur numerische Modelle erstellt werden können. Die Erforschung von schwarzen Löchern in diesen Theorien hilft uns, die Gravitation besser zu verstehen.

Neuste Entwicklungen:

Der Schatten eines supermassiven schwarzen Lochs in der Galaxie M87 wurde
2019 veröffentlicht (ApJL 875 L1). Diese Beobachtung gilt als Bestätigung von Einsteins Relativitätstheorie.

Der direkte Nachweis von Gravitationswellen (PRL 116, 061102) 2016 durch LIGO/Virgo wurde  mit dem Nobelpreis gewürdigt. Die Gravitationswellen wurden bei der Verschmelzung zweier schwarzer Löcher abgestrahlt.

Bei Interesse an einer Abschlussarbeit in diesem oder einem ähnlichen Bereich meldet euch bei
Prof. Dr. Jutta Kunz oder Dr. Burkhard Kleihaus.