Wo genau die Grenze verläuft
Der Horizont ist die Entfernung vom Zentrum, an der die Fluchtgeschwindigkeit der Lichtgeschwindigkeit entspricht. Näher am Zentrum entkommt nichts - nicht, weil ein Signal von etwas festgehalten wird: Alle Bahnen führen dort nach innen. An der Grenze selbst gibt es keine Materie, sie ist reine Geometrie des leeren Raums.
Der Radius des Horizonts wird von der Masse bestimmt und wächst proportional mit ihr. Würdest du die Erde zu einem Schwarzen Loch komprimieren, verliefe die Grenze um eine Kugel von der Größe einer Kirsche. Bei der Sonne wäre es eine Kugel mit einem Radius von etwa 3 km. Beim Schützen A* im Zentrum unserer Galaxie mit rund 4 Millionen Sonnenmassen liegt der Horizont 12 Millionen Kilometer entfernt.
Diese Grenze hat kein lokales Merkmal: Die Instrumente eines fallenden Raumschiffs würden nichts anzeigen. Auch aus der unmittelbaren Umgebung lässt sich die Lage des Horizonts nicht berechnen - sie hängt von der gesamten Zukunft des Lochs ab. Fällt in einem Jahr eine Gaswolke hinein, beginnt der Horizont schon vorher, sich auszudehnen.
Warum du den Übergang nicht spürst
Gefährlich ist nicht die Grenze selbst, sondern der Unterschied in der Anziehungskraft: Deine Füße werden stärker angezogen als dein Kopf, und dein Körper wird gedehnt. Am Horizont ist dieser Unterschied umso schwächer, je massereicher das Loch ist. In der Nähe eines Schwarzen Lochs mit Sternmasse würde ein Mensch schon Hunderte Kilometer vor dem Horizont zerrissen. Bei einem supermassereichen Loch ist die Dehnung an der Grenze so gering, dass du sie nicht spüren würdest - der Riss käme später, tief im Inneren.
Wie deutlich jemand den Grenzübertritt beim Fall in ein supermassereiches Loch bemerkt.
Und doch hat sich alles verändert. Hinter dem Horizont ist „nach außen“ keine Richtung im Raum mehr, sondern eine Richtung in der Zeit: Sich vom Zentrum wegzubewegen ist dort genauso unmöglich wie hier, ins Gestern zu gehen. Ein zurückgesandtes Signal dringt trotzdem tiefer ein.
Was man von außen sieht
Von außen ist das Bild umgekehrt. Je näher ein Objekt dem Horizont kommt, desto langsamer läuft seine Uhr für eine weit entfernte Beobachterin und desto röter wird sein Licht. Formal überquert sein Bild die Grenze nie: Es erstarrt unendlich lange direkt am Rand.
Doch „unendlich“ bedeutet hier „unsichtbar“. Die Helligkeit fällt exponentiell und sehr schnell: Bei einem Loch mit Sternmasse erlischt das Bild in Millisekunden, bei einem supermassereichen in Minuten. Eine leuchtende Hülle aus am Horizont feststeckender Materie hat niemand beobachtet.
Helligkeit eines fallenden Objekts für eine Außenbeobachterin: Jeder Schritt ist dreimal schwächer.
Auch der orange Ring auf Bildern Schwarzer Löcher ist nicht der Horizont. Der dunkle Fleck in der Mitte ist im Radius etwa 2,6-mal größer: Licht, das nahe vorbeizieht, windet sich um das Loch, und diese Optik bestimmt den Rand des Schattens. All das sind Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie; was unter Einbezug von Quanteneffekten am Horizont geschieht, diskutieren Physikerinnen und Physiker bis heute.
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Quellen
- Horizontgrößen - Schwarzschild-Lösung (1916). Bilder des Schattens - Event Horizon Telescope: M87* (2019), Schütze A* (2022)