Im Alltag vergessen wir bei unserem Streben, dass hinter dem Blau des Himmels, hinter den weißen oder grauen Wolken stets und immer sich Milliarden von Sternen verbergen und wir ein winziger Teil von ihnen sind. Erblickst Du den Himmel in einer "sternklaren" Nacht, empfindest Du vielleicht Glück und Dankbarkeit für die Beständigkeit der Welt. Anders als am Tag stellt sich eine andächtige Stimmung ein. Du stehst in der Kathedrale der Ewigkeit und kannst nicht fassen, wie unermesslich viele Sterne da oben als ferne Welten leuchten. Wenn die Umgebung nicht vom Licht-Smog unserer Städte erhellt ist, erkennst Du das Band der Milchstraße - die Seitenansicht unserer Heimatgalaxis - und es wird klar, dass die altbekannten Sternbilder nur die hellsten und nächsten Sterne sind und dass da noch viel mehr ist. Die Verteilung der sichtbaren Sterne im Raum und damit die Gestalt unserer "eigenen" Galaxis ist aus unserer Perspektive mitten drin nicht leicht zu erschließen. Aber mit Teleskopen können wir andere Galaxien in allen möglichen Orientierungen beobachten, darunter auch scheibenförmige Spiralgalaxien, vergleichbar unserer Milchstraße.

Nach dem Standardmodell hat sich die ursprünglich fast gleichmäßig verteilte Materie unter der Wirkung gravitativer Kräfte in Regionen des Raums gesammelt, den Galaxien. Heute besteht das Universum vorwiegend aus großen leeren Räumen, die wie bei einem Schwamm umgeben sind von kleineren Bereichen, die vielleicht 15% ausfüllen und Materie in Galaxienhaufen enthalten. Materie ist vorwiegend Dunkle Materie und nur ein kleiner Teil (17%) besteht aus baryonischen Teilchen. Heute befindet sich durchschnittlich nur ein Proton je m3 Raum im Universum. Selbst die Materiekonzentration innerhalb einer Galaxie enthält im Mittel nur 106 Teilchen in einem m3. Bei einer Galaxienkollision durchdringen sich leere Räume, Sternzusammenstöße sind Ausnahmen. Deshalb ist der Weltraum fast überall so durchsichtig und "Raumfahrten" sind ohne nennenswerte Reibungsverluste möglich. In Milliarden von Jahren bis zu unserer Zeit hat sich eine individuelle Architektur jeder Galaxie entwickelt und dieser Prozess dauert an. Dabei ist ein Reichtum an unterschiedlichen Strukturen entstanden, der uns staunen lässt. Der Kosmos ist erfüllt von zahllosen Schönheiten: "Kathedralen des Himmels". Dabei muss uns bewusst bleiben, dass unserer unmittelbaren Beobachtung nur die baryonische Materie zugänglich ist: Wir sehen das Licht von Sternen, seltener auch von gas- oder staubförmigen Wolken, die den größten Anteil an der baryonischen Materie bilden. Die Sterndichte nimmt in "unserer" Milchstraße vom zentralen Bereich (Bulge) nach außen hin ab. Ein kugelförmiger Bereich (Halo) schließt die Galaxis in den Raum hinausgreifend ab. In ihm befinden sich Vorräte an Wasserstoff- und Heliumgas und vergleichsweise wenig Sterne und Kugelsternhaufen aus Sternen gleichen Ursprungs. Der Halo besteht hauptsächlich aus unsichtbarer Dunkler Materie, deren Dichte unserer Vorstellung nach erst weit entfernt vom Zentrum abnimmt.

Alle Galaxien haben ihre eigene Historie, sie "leben" und entwickeln sich in kosmischen Zeiträumen ständig weiter. Die heutige Vielfalt an Galaxien lässt neben irregulären grob zwei reguläre Formen erkennen: elliptische (nahezu kugelförmige) fast ohne resultierenden Gesamtdrehimpuls und scheibenförmige mit Gesamtdrehimpuls senkrecht zur Scheibe. Etwa jede 8. der größeren Galaxien ist elliptisch mit einer bis drei unterschiedlichen Achsen. Ihre Sterne bewegen sich ungeordnet vergleichsweise schnell in allen Richtungen auf nicht geschlossenen Bahnen um ein zentrales Schwarzes Loch. Auf solchen Bahnen haben sie Material eingesammelt, so dass interstellares Gas in elliptischen Galaxien jetzt selten ist. Dennoch können sich neue Sterne bilden, denn Wasserstoff strömt aus dem umgebenden Raum noch in die Gravitationsdelle jeder Galaxie nach. Die Stabilität der elliptischen Galaxie entsteht auf diese Weise fast ohne gleichgerichtete Drehbewegung aller Bestandteile - wobei es jedoch auch Übergangsformen zu Scheiben-Galaxien gibt und besonders kleine elliptische Galaxien zusätzlich etwas rotieren können. Die Hälfte aller Galaxien ist heute immer noch vom irregulären Typ. Meist sind es kleine Zwerggalaxien, die ihres hohen Anteils an Dunkler Materie und ihrer geringen scheinbaren Helligkeit wegen nur in unserer Nachbarschaft zu beobachten sind. Deshalb muss man mit Prozentangaben zu Galaxientypen vorsichtig sein. Vielleicht gibt es auch unsichtbare dunkle "Galaxien" aus Wasserstoffgas und Dunkler Materie. Da die Entfernungen zwischen Galaxien nicht immer groß sind verglichen mit ihrer eigenen Ausdehnung (typisch war diese Situation im jungen Universum), werden Zwerggalaxien häufig von großen Nachbarn einverleibt. Kollisionen und Kannibalismus spielten besonders im jungen Universum eine wichtige Rolle bei der Entwicklung einer elliptischen oder scheibenförmigen Gestalt. Zunächst war es von zahllosen Zwerggalaxien bevölkert, aus denen sich größere elliptische und scheibenförmige Galaxien gebildet haben. Der Zeitverlauf solcher Wachstumsprozesse scheint unterschiedlich zu sein: elliptische Galaxien verschlingen Protogalaxien dank ihrer starken Gravitation vergleichsweise schneller, während sich Scheibengalaxien in einem lang dauernden Prozess formen und am Ende ein resultierender Gesamtdrehimpuls übrig bleibt. Von diesem Typ ist heute jede dritte größere Galaxie. In diesen scheibenförmigen Galaxien ist noch viel interstellares Gas gravitativ gebunden und führt Dichteschwingungen aus. Neue Sterne entstehen in den Bereichen höherer Dichte, die Scheibe erscheint deshalb oft wie eine Spirale - oder selten als Ring - denn Sterne hoher Leuchtkraft leuchten konzentriert in Armen inmitten der Gas- und Staubwolken. Da im interstellaren Gas Fusionsprodukte vorangehender Sterngenerationen enthalten sind, können besonders scheibenfömige Galaxien Planeten mit fester Kruste und letztlich auch ökologische Nischen für die Entstehung von Leben beherbergen. Alle Bestandteile der Scheibe haben eine Vorzugsgeschwindigkeit um das Zentrum - in dem häufig, wahrscheinlich sogar immer - ein Schwarzes Loch residiert. Und zwar kann man vereinfacht sagen: Vom Zentrum ausgehend steigt die Umlaufgeschwindigkeit nach außen zunächst mit wachsendem Abstand im Mittel so, dass eine konstante Winkelgeschwindigkeit (oder konstante Umlaufzeit wie bei einem festen Körper) beobachtet wird. Das ist eine Folge der gravitativen Kopplung ("dynamische Reibung") all der zahllosen Masseelemente einschließlich Dunkler Materie und Gaswolken. Im Zeitverlauf werden Anteile des Drehimpulses nach außen transportiert, Materie im inneren Bereich rückt näher ans Zentrum, äußere Regionen werden ausgedünnt. In vielen Fällen bildet sich eine balkenförmige Gestalt. Weiter außen bleibt dagegen die Geschwindigkeit über einen weiten Entfernungsbereich vom Zentrum nahezu gleich, die Umlaufzeit vergrößert sich so entsprechend mit wachsendem Radius der Umlaufbahn. Man erklärt sich dieses Verhalten mit der Anwesenheit von Dunkler Materie tendenziell mehr in äußeren Bereichen des Systems, etwa dem kugelförmigen Halo, vielleicht sogar auch zwischen benachbarten Galaxien. Man nimmt heute an, dass diese bei der ursprünglichen Massekonzentration für die Entstehung von Galaxien eine wichtige Rolle gespielt hat. Dichteschwankungen konnten in ihr früher entstehen als in baryonischer Materie, denn sie kennt keine Wechselwirkung mit elektromagnetischer Strahlung, die solche Unterschiede im jungen anfangs strahlungsdominierten Kosmos auszugleichen bemüht war. Mit wachsender Ausdehnung ist die Temperatur im Universum immer weiter gesunken, Elektronen blieben an Atome gebunden (Rekombination im nun massedominierten Kosmos) und schließlich bildeten sich Wasserstoffmoleküle aus den Atomen. Als Folge der gravitativen Kopplung folgte baryonische Materie den Dichteschwankungen der Dunklen Materie. Das Baryonen-Gas wird schließlich zur treibenden Kraft bei der weiteren Konzentration von Materie. Bei diesem Vorgang wird Gravitationsenergie in Bewegung der Gasmoleküle - also Wärme - umgewandelt. Das würde einer weitere Materieansammlung entgegenwirken. Die Gasmoleküle können die Wärme jedoch im nun durchsichtigen Kosmos als elektromagnetische Strahlung in den umgebenden Raum abgeben, sich abkühlen. Erste riesige Sterne entstehen. Die Kernfusion in ihrem Inneren bewirkte zusätzlich einen gewaltigen Energieumsatz. Die abgegebene Strahlung heizt das Gas in der Umgebung auf, bricht Molekülbindungen auf und verhindert so eine weitere Sternentstehungen im Umkreis. Solche Sterne mit vielfacher Sonnenmasse haben ein besonders kurzes Leben und hinterlassen ein Schwarzes Loch, das durch im jungen Kosmos noch reichlich vorhandenes Gas aus der Umgebung gefüttert wird und Masse gewinnt (wie beim aktiven Kern einer jungen Galaxie: Quasar). Beim "Füttern" hilft ein Balken mit seinem "Drehimpulstransportmechanismus" nach außen. Schwarze Löcher bilden heute das Zentrum vieler - vielleicht aller - Galaxien. Ihre Masse ist um so größer, je größer die Galaxie ist. Die größten Massemonster - Ergebnis vielleicht der Vereinigung mehrerer Schwarzer Löcher - residieren in elliptischen Galaxien. Die irregulären Bahnen der Sterne dieser Galaxien mischen das interstellare Gas mit ihren gravitativen Kräften ständig auf, so dass es rascher eingesammelt werden konnte. Obwohl ein solches zentrales Loch eine Milliarde Sonnenmassen enthalten kann, bestimmt es dennoch bei weitem nicht die Gesamtmasse "seiner" Galaxie. Die in Sternen oder anderen Körpern konzentrierte Materie kann Energie (und Drehimpuls) nicht so schnell verlieren, sie umkreisen das Zentrum auf unabsehbar lange Zeit im vom ursprünglichen Gas "gereinigten" Raum. Das trifft auch für die nähere Umgebung des in der späteren Entwicklung nicht mehr aktiven Kerns einer Galaxie zu. Die ursprünglich vorhandene Akkretionsscheibe kann kollabieren - von außen beginnend fällt die Materie in die Rotationsebene zu Sternen zusammen. Die reinigen durch ihren Strahlungsdruck ihre Umgebung von Gas und können sich länger als das ursprüngliche Gas auf stabilen Bahnen um das schlafende Schwarze Loch bewegen, bei geringem Abstand unglaublich schnell (z.B. 10.000km/s). Das kann bei den uns nächsten Galaxienkernen (wie in der Milchstraße und Andromeda M31) beobachtet werden. Dunkle Materie schließlich kann ihre Bewegungsenergie nur über gravitative Wechselwirkung an baryonische Materie sozusagen im Schlepptau übertragen und abgeben. Sie befindet sich durchschnittlich deshalb in größerem Abstand zum Zentrum der Galaxie. Ihre Dichte ist wegen der gravitativen Bindung in Galaxien und Galaxienhaufen höher als in leeren Räumen dazwischen. Wenn zwei (Spiral-)Galaxien kollidieren, kann die Simulation in Rechnern als Ergebnis auch eine elliptische Galaxie liefern. Die während dieses Vorgangs längere Zeit einander umkreisenden Schwarzen Löcher der Galaxienkerne schleudern Sterne aus dem zentralen Bereich heraus.

Alles ist in Bewegung: Galaxien entwickeln sich in großen Zeiträumen ständig weiter, Galaxienhaufen schließlich formieren sich wegen der noch größeren Räume entsprechend langsam. In unserem im Vergleich kleinen Planetensystem liegen andere Verhältnisse vor. Seine Gesamtmasse wird von der Sonne im Zentrum völlig bestimmt, weshalb sich die inneren Planeten viel schneller bewegen als die äußeren. Es konnten sich trotz der Vielzahl beteiligter Körper zyklische Abläufe, also weitgehend "stabile" Bahnen wenigstens der Planeten einstellen, ihr jeweiliger Drehimpulsanteil bleibt nahezu konstant. Immerhin könnte vielleicht innerhalb des "unscheinbaren" Sonnensystems die Dichte Dunkler Materie geringfügig höher sein als im umgebenden Raum: Die Pionier-Sonden zeigten bei ihrem Flug durch die Randbereiche des Sonnensystems eine minimale Bahnanomalie, eine leichte nicht erwartete Abbremsung.

Unsere Milchstraße enthält vermutlich mehr als 200 Milliarden Sterne. Die exakte Zahl lässt sich schwer ermitteln, da Staub die uns abgewandten Bereiche verdeckt. Sie gehört zur Klasse der Scheibengalaxien. Im kugelförmigen zentralen Bereich (Bulge) von weniger als 10.000 Lichtjahren Durchmesser umkreisen vorwiegend alte Sterne aus der Entstehungszeit der Milchstraße auf irregulären Bahnen ein massereiches Schwarzes Loch. Seine 4 Millionen Sonnenmassen sind aus Bahnen benachbarter Sterne berechnet worden, die sich mit Infrarotdetektoren und adaptiven Optiken durch vorgelagerten Staub hindurch beobachten lassen. Da es wenig aktiv ist, ist seine Umgebung von Gas und Staub weitgehend "gereinigt", es "hungert" nun. Aus der zentralen Zone ragt ein Balken nach außen, der sich durch zwei nur 4000 Lichtjahre dicke Spiralarme bis zu einer Ausdehnung von mehr als 120.000 Lichtjahren fortsetzt. Von der Seite der Spiralebene betrachtet erscheint unsere Galaxis deshalb wie eine dünne etwas verbogene Scheibe. Die Gestalt der Arme entwickelt sich mit einer wellenförmigen Gezeitenströmung der Materie angetrieben durch Gravitationskräfte im äußeren Bereich. In seinem nur etwa 1000 Lichtjahre dicken inneren Bereich enthält jeder Arm viele helle und junge Sterne, Staub und Gas. Unsere Sonne ist 27.000 Lichtjahre vom Zentrum der Milchstraße entfernt. Sie umrundet es in 240 Millionen Jahren und tanzt mit einer Periode von 60 Millionen Jahren um die Symmetrieebene der Scheibe in einer Umgebung mit vergleichsweise wenig Gas und Staub zwischen 2 Spiralarmen. Im kugelförmigen die Scheibe der Milchstraße umschließenden Halo befindet sich noch viel Wasserstoffgas, Brennstoff für neue Sterngenerationen, ferner Sterne der ersten Generation (ohne die schwersten Atome), auch solche aus der Jugendzeit der Milchstraße und 150 Haufen aus solchen Sternen mit bis zu 400 Lichtjahren Ausdehnung sowie 90% der gesamten Dunklen Materie unserer Galaxis. Vielleicht dehnt sich diese Dunkle Materie weit bis zu einer Million Lichtjahre im Raum aus. Sterne im Bulge und im Halo bewegen sich anders als in den Spiralarmen auf unregelmäßigen Bahnen ohne gemeinsame Vorzugsrichtung - vergleichsweise wie in elliptischen Galaxien.

Schätzungen weisen auf mindestens 80 Milliarden Galaxien im Universum hin. Unter ihnen wurden auch exotische Objekte, Quasare, entdeckt. Das sind aktive Kerne junger Galaxien, die bis zu 10.000-fach heller strahlen als normale Galaxien und in deren Zentrum einem Schwarzen Loch noch viel Gas als Beute angeboten wird. Das sammelt sich in einer "Akkretionsscheibe" von einigen Lichtjahren Durchmesser, strudelt in das Schwarze Loch und erhitzt sich dabei durch Reibung. Ein vielleicht großer Teil der dabei frei werdenden Wärmeenergie wird abgestrahlt. In einer jungen Proto-Galaxie mit hoher Dichte an Wasserstoffgas können nicht nur viele neue massereiche Sterne entstehen, ein Schwarzes Loch kann in dieser Situation auch viel Material einsammeln. Über ein vergleichsweise kurzes  Entwicklungsstadium hinweg kann in jedem Jahr eine Sonnenmasse von solch einem aktiven Schwarzen Loch verschlungen und damit eine auch für kosmische Maßstäbe riesige Energie freigesetzt werden. Wegen ihrer gewaltigen Leuchtkraft können wir diese räumlich "kleinen" nur wenige Lichtjahre ausgedehnten Akkretionsscheiben der Quasare als die am weitesten von uns entfernte Objekte entdecken. Da wir weit in die Vergangenheit schauen bedeutet das auch, dass sie sich im jungen Universum schnell gebildet haben müssen, innerhalb von weniger als 900 Millionen Jahren. Nach unserem jetzigen Verständnis sollte zuvor mindestens ein massereicher Stern ausgebrannt und zu einem Schwarzen Loch kollabiert sein, dem sehr viel Gas angeboten wird, um seine Masse gewaltig zu erhöhen und dabei diese Leuchtkraft entwickeln zu können. In weiteren Entwicklungsstadien des Universums sind solche Bedingungen bei den zunächst häufigen Kollisionen von Proto-Galaxien eingetreten, ein in unserer Zeit nun seltenes Ereignis.

Ein rotierendes Schwarzes Loch gibt einen Teil der Energie der Akkretionsscheibe gerichtet als axialen Strahl ionisierter Teilchen ab (Blasar). Durch Wechselwirkung zwischen Teilchen und wegen der Beschleunigung der Elektronen und Ionen im umgebenden Magnetfeld entsteht auch elektromagnetische Strahlung. Wir empfangen diese Strahlung vorwiegend im Radiobereich, können sie aber auch im sichtbaren Spektralbereich und mit Satelliten bis in den kurzwelligen Röntgen- und Gammabereich beobachten. Was wir beobachten hängt von den Prozessen am Entstehungsort ab und von unserem Beobachtungswinkel zur Rotation des Schwarzen Lochs, also ob wir etwa gerade in Richtung des Materiejets in der Rotationsachse schauen. Die Intensität schwankt im Bereich von Stunden und Tagen offenbar abhängig vom Materialangebot in der Akkretionsscheibe. Damit ist auch klar, dass es sich um kleine Objekte handeln muss. Meist finden sich solche aktiven Kerne in jungen blau strahlenden Galaxien.

Kurzzeitig werden andererseits sehr energiereiche Ausbrüche von Röntgen- bis zu kurzwelliger Gamma-Strahlung (Extremwerte bis 22TeV) registriert. Da energiereiche Gamma-Quanten mit Gasatomen der Erdatmosphäre reagieren, können sie in unveränderter Form nur im Weltraum detektiert werden. Mit Satelliten registrierte "Gamma-Strahlenblitze" dauern oft nur Bruchteile einer Sekunde bis zu zwei Sekunden oder häufiger 10 bis 100 Sekunden. Fast jeden Tag kann ein solches Ereignis registriert werden und zwar gleichmäßig über alle Himmelsrichtungen verteilt (also nicht vorzugsweise aus der Milchstraße oder benachbarten Galaxien). Die Quelle liegt somit fast immer in den Tiefen des Universums und damit entsprechend auch in einer vergangenen Zeit. Das hat damit zu tun, dass solche Ereignisse ("Hypernova") mit einem so gewaltigen Energieausbruch in kurzer Zeit sehr viel seltener auftreten als eine "normale" Supernova (vgl. Lebensläufe der Sterne). Die Explosionswelle reagiert mit im umgebenden Raum vorhandener Materie und erzeugt bis zu einigen Tagen ein "Nachglühen" in einem breiten Frequenzbereich von Röntgenstrahlung bis in den Radiobereich. Die Lichtemission zeigt meist eine starke Rotverschiebung und verrät damit die große Entfernung des Ereignisses an, etwa die gewaltige Entfernung von 13 Milliarden Lichtjahren (bei den Objekten GRB 050904 oder GRB 090423). Solche erfassten Ereignisse markieren größte Entfernungen und damit zugleich ihren geringen Abstand - einige 100 Millionen Jahre - zum Urknall. Infrarotkameras an den stärksten Teleskopen sind auf der Jagd nach Signalen, sobald der NASA-Satellit Swift einen Gamma-Ausbruch geortet hat. So weit gereiste Gamma-Strahlung kann von uns nur registriert werden, wenn sie sehr gut gebündelt ist. Wegen der kurzen Dauer der Gamma-Blitze müssen sie von sehr kompakten kleinen Objekten herrühren, die dennoch Ereignisse mit gewaltigem Energieumsatz (in Sekunden wie unsere Sonne während ihrer ganzen Lebenszeit) und eben gerichtete Strahlung bewirken. Als Quelle der Gamma-Ausbrüche im Minutenbereich wird eine besonders radikal ablaufende Supernova angenommen, wenn der sterbende Stern noch mehr als 30 Sonnenmassen aufzuweisen hatte. Im Ergebnis entstünde ohne Zwischenstufen im Innern des Sterns ein Schwarzes Loch mit wenigstens 3 Sonnenmassen. Der Zusammensturz der weiter vom Zentrum entfernten Sternmaterie in einer Akkretionsscheibe komprimiert auch das Magnetfeld des Sterns und verstärkt es mit der sich beschleunigenden Rotation derart, dass geladene Teilchen die Feldenergie übernehmen und teilweise mit fast Lichtgeschwindigkeit in Richtung der Rotationsachse als Jet ausbrechen. Als Reaktionsprodukt des durch die äußeren Sternhüllen brechenden Jets entsteht der Gamma-Burst. Falls der Jet später die Materiewolke erreicht, aus der ursprünglich der kurzlebige massereiche Stern entstanden war, kann ein Reburst - ein erneutes Aufflammen des Strahlungsausbruchs beobachtet werden. Als weitere Ursachen besonders der kurzen Gamma-Bursts im Sekundenbereich werden die Vereinigung von zwei zuvor einander umkreisenden Neutronensternen innerhalb ihres Doppelsternsystems, eines Neutronensterns mit einem Schwarzen Loch, die Vereinigung von zwei Schwarzen Löchern oder der Zusammenbruch des Magnetfeldes bei einem Magnetar (einem rotierenden Neutronenstern) diskutiert. Gammablitze genauer zu untersuchen kann helfen, den rätselhaften Übergang von Materie in ihre dichtesten Formen besser zu verstehen und auch mehr Informationen über den jungen Kosmos zu erhalten.

Wenn wir als tief liegendes Erhaltungsgesetz eine konstante Differenz aus Baryonen- und Leptonenzahl annehmen, sind Vorgänge in der Akkretionsscheibe und im Schwarzen Loch rätselhaft, genau wie bei der Entstehung der Welt nach dem Standardmodell: Das Verhältnis von Ladung zu Masse ist bei Elektronen viel höher als bei Protonen. Deshalb und wegen ihrer unterschiedlichen Ladung werden sie im umgebenden Magnetfeld in verschiedene Richtungen "sortiert". Protonen könnten in das Loch fallen, während Elektronen außerhalb beschleunigt werden. Als Zwischenstufe der Materieverdichtung würde inverser Betazerfall innerhalb des Lochs - wie wir es bei Neutronensternen annehmen - erschwert und Ladungsüberschüsse würden entstehen. Großräumig werden Ladungsunterschiede im Universum jedoch nicht beobachtet.

Die Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher erzeugt durch ihren Rückstoß indirekt nachweisbar Gravitationswellen. Ein solches Ereignis im Zentrum einer Galaxie bewirkt gewaltige Turbulenzen in den beiden zunächst aufeinander treffenden Akkretionsscheiben. Letztlich ändert sich der Drehimpuls der beteiligten Löcher. Damit verbunden muss sich auch ihre innere Struktur ändern und die rotierende Materie oder Energie innerhalb des Lochs muss sich sehr schnell neu ordnen. Auch eine Präzessionsbewegung der Rotationsachse des resultierenden Lochs könnte folgen. Mögliche Ursachen für beobachtete Unterschiede von Gamma-Blitzen finden sich genug, besonders ob die resultierende Gesamtmasse einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch bildet. Im jungen Universum scheinen hochenergetische Strahlenquellen häufig gewesen zu sein, viele massereiche Sterne starben rasch. Gut, dass wir erst jetzt leben.
Auch der gewaltige und plötzliche Energieumsatz bei der seltenen Verschmelzung von zwei Neutronensternen ermöglicht, schwere Atomkerne mit hoher Ordnungszahl zu bilden und im Raum zu verstreuen. Während der Entstehung des Sonnensystems ist im Raum verstreutes Material eingesammelt worden. Auf der kleinen Erde leben nun Nutznießer solch begehrter aber eben seltener Metalle wie Gold, Platin oder Uran...

Galaxien sind zwar über das gesamte Universum verteilt. Wegen der Gravitationswirkung haben sich  jedoch großräumig Strukturen gebildet, innerhalb derer eine lokale Bindung besteht. So hat sich am Nordhimmel eine Kette von Galaxien, die "Große Mauer" gebildet. Am Südhimmel wirkt die Gravitation des "Großen Attraktors" auf den Virgo-Haufen mit einigen hundert Galaxien, dem auch unsere lokale Gruppe mit Milchstraße, Andromedanebel M31, dem Triangel-Nebel M33 und weiteren 20 Zwerggalaxien angehört. Die folgenden Bilder zeigen typische Beispiele für Spiralgalaxien.

Schon Vesto Slipher hatte 1912 beobachtet, dass der Andromedanebel M31 eine Blauverschiebung zeigt. Tatsächlich hat unsere große Nachbargalaxie eine Geschwindigkeitskomponente von 80 km/s in unserer Richtung, berührt oder kollidiert deshalb vielleicht mit der Milchstraße beginnend in 3 Milliarden Jahren. Vorstellen kann man sich das als wenn die beiden Galaxien sich wegen der fast leeren Räume zwischen ihren Sternen durchdringen. Durch die Gravitationskräfte wird sich ihre Gestalt dabei sehr ändern und es wird zu zahlreichen Sterngeburten in den "umgerührten" Gas- und Staubmassen kommen. Anscheinend ist unsere Milchstraße dabei, sich die Zwerggalaxien Sagittarius und Canis Major einzuverleiben. Wie die folgenden Bilder beweisen, sind Begegnungen von Galaxien keine Ausnahme, denn die Ausdehnung einer Galaxie ist - wie schon gesagt - nicht immer zu vernachlässigen im Vergleich zu Abständen von benachbarten Galaxien im Galaxienhaufen. Das war im jungen Universum mit seiner kleineren Ausdehnung häufig der Fall.

 

 

 

 

 

 

Schockwellen einer Galaxienkollision können Materie weit im Raum zerstreuen und vorhandenes Gas verdichten. Das Wagenrad in Hoag`s Objekt leuchtet mit dem blauen Licht nach einer Galaxien-Kollision neu entstandener Sterne.

Viele verschiedene Beobachtungen führen zu der Annahme, dass neben der uns geläufigen (baryonischen) Materie zusätzliche unsichtbare Materie existieren muss, die keine elektromagnetische Wechselwirkung zeigt, sich aber durch ihre Massenanziehung verrät: aus der Gravitationslinsenwirkung ferner Galaxien, der Gestalt der Galaxien und dem Geschwindigkeitsprofil der Sterne und Gaswolken darin und aus der Bewegung der Galaxien innerhalb ihres lokalen Haufens, auch wegen der Bindung heißer Gase im Halo der Galaxien. Bisher ist nicht bekannt, woraus die unsichtbare Dunkle Materie besteht, die in Galaxien und Galaxienhaufen offenbar den dominierenden Anteil aller Materie bildet. Leuchtende Sterne (einschließlich der sie begleitenden Himmelskörper) - so schätzt man - beteiligen  sich nur mit dem kleinen Bruchteil von 0,5 % an der gesamten Energie im Universum. Einen größeren Beitrag - aber dennoch nur 4% - traut man im Raum verteilten Wasserstoff und Helium zu. Man rechnet mit einen Anteil aller Materieformen im Bereich von 24 bis 30% (wahrscheinlich 27%) an der Gesamtenergie im Universum, wovon weniger als ein fünftel auf "unsere" baryonische Materie entfällt. Manchmal will es die Perspektive, dass Staub von dahinter gelegenen Sternen der Galaxie beleuchtet und als Schatten für uns sichtbar wird. Zu wenig nicht leuchtendes Gas und Staub, Neutronensterne und Schwarze Löcher sind nachgewiesen und auf die Wagschale für Dunkle Materie zu bringen. Als Hauptbestandteil werden nichtbaryonische, also von den uns vertrauten Protonen und Neutronen abweichende, schwere Teilchen gesucht. Man erkennt sie - wie schon gesagt - an ihren Gravitationswirkungen, also an Gravitationslinsen, der Gestalt von Galaxien und der Geschwindigkeit von Sternen in Galaxien und von Galaxien in Galaxienhaufen. Und wie gewaltig Dunkle Materie an einigen Galaxien innerhalb eines Haufens ziehen kann, verrät uns ihre hohe Geschwindigkeit - etwa von 1000km/s. Die unbekannten Elementarteilchen der Dunklen Materie können keine Ladung tragen und müssen extrem wenig mit unserer Materie und auch nicht mit Licht wechselwirken. Oder anders formuliert müssen sie einen verschwindend kleinen Wirkungsquerschnitt haben. Der verschwindende Wirkungsquerschnitt bewirkt auch verschwindende Reibung. Reibung ist ein Faktor, weshalb sich Gas und Staub schneller in einem Zentrum konzentrieren. Sie ist nicht wie baryonische Materie innerhalb von Sternen konzentriert, unterliegt aber der gravitativen Bindung zu ihr und kann auf diesem Weg Bewegungsenergie an sie abgeben. Dunkle Materie wird deshalb in Galaxien aber im Vergleich zur bekannten baryonischen Materie weiter entfernt vom Zentrum anzutreffen sein. Sie dehnt sich viel weiter als der sichtbare Anteil einer Galaxie im Raum aus. Eine weitere Schlussfolgerung ergibt sich: da sie ihre kinetische Energie nicht durch Reibung mit anderen Partikeln abbauen und elektromagnetisch abstrahlen kann, wird sie nicht so leicht in ein Schwarzes Loch strudeln. Besteht das alternde Universum später vor allem aus dunkler Materie, während sich "unsere" baryonische Materie längst in Schwarzen Löchern, Neutronensternen und kalten Zwergsternen versammelt hat?

Eine bekannte Teilchengruppe mit kleinem Wirkungsquerschnitt sind Neutrinos - die eine sehr geringe Ruhemasse haben und weder die elektromagnetische noch die starke Kernkraft - also nur die schwache Kraft und die Gravitation spüren. Andere hypothetische Teilchen - Axione - könnten ebenfalls eine so geringe Masse besitzen, dass sie schon deshalb mit bekannten Elementarteilchen und damit auf "unsere" Stoffe nicht einwirken könnten. Sie müssten in und um Galaxien allerdings extrem zahlreich vorhanden sein, um die beobachtete Gravitationswirkungen verursachen zu können. Einen um fast eine Dezimale größeren Masseanteil an der Dunklen Materie vermutet man deshalb in Form von postulierten aber noch nirgends gesichteten supersymmetrischen Teilchen (SUSY) mit einer Masse vom 50- bis 500-fachen des Protons (weakly interacting massive partices WIMPs). Sie nachzuweisen wird mit Detektoren versucht, die im Bergwerk und tief im Wasser oder Eis vor allen anderen Strahlungsquellen geschützt arbeiten müssen. Ferner werden gegenwärtig Kollisionsexperimente im Teilchenbeschleuniger (Large Hadron Collider LHC des CERN) durchgeführt mit der Hoffnung, als Reaktionsprodukt ein Teilchen der Dunklen Materie - etwa ein Neutralino - künstlich erzeugen und dann hoffentlich nachweisen zu können. Der Nachweis könnte etwa so erfolgen, dass nach einer Kollision ein Teilchen verschwindet oder eines zusätzlich auftaucht, also die Energiebilanz eine für ein solches Teilchen passende Lücke offenbart.

 Der hohe Anteil Dunkler Materie an der Gesamtmasse hat auch Bedeutung für die Zukunft des Universums insgesamt. Falls entgegen der jetzigen Erwartung noch viel Dunkle Materie  nachgewiesen wird und damit die Dichte des Universums den kritischen Wert übersteigt, könnte die Expansion - in vielleicht einigen 100 Milliarden Jahren - zum Stillstand kommen und in eine Kontraktion übergehen. Wir würden in einem geschlossenen Universum mit endlicher Raumzeit leben. In der Kontraktionsphase würde die Temperatur der Hintergrundstrahlung wieder ansteigen, der Nachthimmel schließlich hell wie die Sonne werden bis in einem Endkollaps alles in sich zusammenstürzt. Spekulationen basierend auf der Schleifenquantengravitations-Theorie lassen ein ewiges zyklisches Universum zu mit einer Wiedergeburt nach jedem "big crunch" durch den nachfolgenden "big bang". Dieses Szenario ist nach dem gegenwärtigen Beobachtungsstand eher unwahrscheinlich.

Ausdehnung und Größe der winzigen Schwankungen in der Hintergrundstrahlung können so interpretiert werden, dass die Energie- und Materiedichte genau der kritischen Dichte entsprechen - also jener Dichte, die gerade nicht ausreicht, die Raumzeit zu einem geschlossenen Universum zu krümmen. Das entspricht dem so genannten flachen Universum, in dem wir nach dem gegenwärtigen Stand der Beobachtung leben. Warten wir ab, ob sich das bei weiteren Messungen bestätigt. Immerhin regt sich der Verdacht, dass dieser Grenzfall kein Zufall ist, sondern dass sich dahinter ein tieferes Prinzip verbergen könnte. Es zu ergründen kann zu einem weiter reichenden Verständnis für die Entstehung der Welt und der Rolle der Dunklen Energie führen. Dieser Grenzfall eines offenen  Universums wird endlos expandieren und sich immer weiter abkühlen, es wäre schließlich finster und kalt, der Raum fast leer. Die Hintergrundstrahlung füllt gegenwärtig jeden Kubikzentimeter des intergalaktischen Raums mit 400 Photonen. Stellen wir uns ein Photon als elektromagnetisches Wellenpaket vor, so entsprächen die derzeitigen 2,7 °K einer vorherrschenden Wellenlänge von 2 mm. Die Photonen "überlappen" sich also. Der interstellare Raum ist deshalb nicht völlig leer. Das bleibt auch so, denn mit der Ausdehnung des Universums vergrößert sich auch diese Wellenlänge. Unabhängig davon enthält der Raum Teilchen wie die kosmische Strahlung und Neutrinos sowie Nachschub an Strahlung und Neutrinos solange Galaxien noch leuchtende Sterne enthalten und vor allem Dunkle Materie. Vielleicht wird die baryonische Materie in einem offenen kalten Universums schließlich in einer fernen Zeit überwiegend in dunklen Zwergsternen, Neutronensternen und Schwarzen Löchern gebunden sein. Ein Schwarzes Loch ist offenbar ein besonders stabiler Zustand. Es könnte abhängig von seiner Masse noch extrem lange - Billionen von Jahren - überleben, ehe es sich durch seine geringe Hawking-Strahlung in einem kalten Universum zerstrahlt hat und auflöst.

Neue Beobachtungen an Supernova vom Typ SN Ia (1997ff) werden so gedeutet, dass die Expansion des Universums sich gegenwärtig nicht verlangsamt - wie man durch die Wirkung der Gravitation erwarten müsste - sondern beschleunigt. Möglicherweise summiert sich großräumig in den Weiten des Universums zwischen den Galaxien eine kleine der Gravitation entgegen gerichtete Kraft. Dieser Druck oder diese Antigravitation wird auch "Dunkle Energie", freie Energie oder Quintessenz genannt. Als mögliche Ursache der abstoßenden Kraft wird eine "Vakuumenergie" - als Folge von Quantenfluktuationen mit der Bildung und Vernichtung von (virtuellen) Teilchenpaaren - diskutiert. Wenn wir annehmen, die Welt habe einen (sich ausdehnenden) Rand hinter dem keine Vakuumenergie mehr existiert, illustriert der Casimir-Effekt die antigravitative Expansionskraft. Leider ergeben Abschätzungen dafür eine zu hohe Vakuumenergiedichte. Die Natur der Dunklen Energie ist deshalb noch nicht entschlüsselt. Im Unterschied zur weiträumig netzförmigen Struktur der Dunklen Materie ist die Dunkle Energie homogen im Raum verteilt, eine Eigenschaft des Raums. In kleinen Maßstäben bedeutungslos schwach ist sie vielleicht für große Maßstäbe in unserem Universum eine dominierende antigravitative Kraft. Falls sich das durch weitere Messungen bestätigt, wird sie für die nächsten Milliarden Jahre die Zukunft des Universums bestimmen. Wir wissen nicht, ob sie im Zeitverlauf konstant bleibt oder sich mit dem anwachsenden Raum vergrößert und so die Wirkung der Gravitation zunehmend übertrifft. Sie zu beobachten und zu "messen" stellt hohe Anforderungen an die Empfindlichkeit und Messgenauigkeit. Die Häufigkeitsverteilung und Bewegung weit entfernter Objekte (Galaxien und Galaxienhaufen) ist mit der sehr weit entfernter zu vergleichen, wobei in unterschiedlich weit zurückliegende Zeiträume geschaut wird und relative Bewegungen innerhalb der Galaxienhaufen zu berücksichtigen sind. Mit einer winzigen Verkürzung der Wellenlänge von Licht, während es einen weiträumigen Galaxienhaufen durchläuft, glaubt man inzwischen die Potentialanhebung durch die Dunkle Energie direkt messen zu können (entsprechend dem Sachs-Wolfe-Effekt). In der Vergangenheit war die Wirkung der Dunklen Energie auf die Expansion der Welt anscheinend keine konstante Größe. Es wird angenommen, dass nach der anfänglichen inflationären Expansion sich die Geschwindigkeit der Ausdehnung unter dem Einfluss der Gravitation verringert hat bis vor 5 bis 6 Milliarden Jahren wieder eine beschleunigte Expansion eingesetzt hat. Die Genauigkeit der bisher vorliegenden Messergebnisse bietet noch keine sichere Basis für eine Vorhersage der fernen Zukunft des Universums. Die ist ungewiss, wir wissen viel zu wenig über Dunkle Masse und vor allem Dunkle Energie. Bereits eine sehr geringe Abweichung von der kritischen Energiedichte - die bei einem flachen Universum  angenommen wird - könnte letztlich einen zu einem "Big Crunch" (nach jetzigem Erkenntnisstand unwahrscheinlich), einem "Big Whimper" (der endlosen Abkühlung und Ausdehnung) oder mit wachsendem Einfluss Dunkler Energie einem "Big Rip" (dem großen Zerreißen aller Bestandteile der Welt) führen.

Wie dem auch sei - einig sind sich fast alle Kosmologen heute, dass das Universum in ferner Zukunft kalt und sehr leer erscheinen wird, mit riesigen Abständen zwischen den Galaxien, die dann vor allem aus Dunkler Materie, ausgebrannten kalten Sternen mit ihren Begleitern wie Meteoriten, Planeten... und Schwarzen Löchern bestehen werden. Das letzte Wort ist hierüber wegen der großen Messfehler nicht gesprochen. Einsteins "kosmologische Konstante" ist vielleicht keine Konstante sondern verändert sich mit der Ausdehnung und dem Alter des Universums.

Unabhängig von Beobachtungen zu großräumigen Distanzen deuten Messungen auf eine Vergrößerung der Abstände der Planeten zur Sonne hin (bei der Erde 7cm pro Jahr). Das kann viele Ursachen haben und reizt auch zu Spekulationen, etwa die Gravitationskonstante sei nicht so konstant wie angenommen. Gravitonen könnten aus unserem 3-dimensionalen Raum in eine höhere Dimension abwandern. Mit der Expansion des Universums erhöht sich relativ der Einfluss der Vakuumenergie bei der fortscheitenden Abnahme der Gravitation. Somit ist das so einfach anmutende Hubblesche Gesetz der kosmischen Expansion noch lange nicht exakt formuliert, weder für die inflationäre Geburt des Universums noch für seine Zukunft. Und die Situation ist schlimmer: die mysteriöse Dunkle Energie verstehen wir noch nicht, obgleich sie anscheinend 73% der Gesamtenergie des Universums ausmacht. Das ist peinlich, oder? Die nächsten Jahrzehnte versprechen spannende Entdeckungen, was die Welt in großen Maßstäben (ab einem Galaxienhaufen) "zusammenhält" und vielleicht wird eine neue Theorie gefunden, eine Verfeinerung der Allgemeinen Relativitätstheorie bzw. der Gravitationstheorie, die beobachtete Abweichungen erklären kann, auch ob ein Zusammenhang zwischen einer frühen Inflationsphase und der aktuellen Expansion besteht. Es scheint so, als wenn das Universum aus einem - vielleicht mikroskopischen - See von Dunkler Energie hervorgegangen ist, von dem sich ein Drittel als Materie abgekoppelt hat, von der wiederum die baryonische Materie - unsere Lebensbasis - nur einen kleinen Bruchteil ausmacht.

Entscheidend für uns ist unser Ereignishorizont, also der Teil des Universums, den wir in jedem Zeitpunkt theoretisch maximal überblicken könnten. Er markiert gewissermaßen das aktuelle "Ende" unserer Welt. Gehen wir davon aus, dass wir eine Information von dort mit Lichtgeschwindigkeit erhalten könnten, stünden für den Weg zu uns 13,7 Milliarden Jahre zur Verfügung. Die Information wäre dann genau so alt, der Raum allerdings hat sich seitdem ausgedehnt und unsere Information stammt von einem Ort, der nun 40 bis 60 Milliarden Lichtjahren entfernt ist. Hinter unserem Ereignishorizont könnte außerdem - falls die Inflationstheorie zutrifft - ein großer Teil des Universums existieren, den wir nicht überblicken können. Welchen Anteil am gesamten Universum wir überblicken können, hängt von seiner Form oder anders gesprochen von seinen Bestandteilen ab. Von einem geschlossenen Universum könnten wir jetzt vielleicht 1/3 überblicken, in der Zukunft immer mehr und in der Phase der Kontraktion am Ende alles. Ein offenes Universum hat dagegen einen endlosen Vorrat an zukünftigem Raum. In ihn haben wir - abhängig von seiner Expansionsgeschwindigkeit - auch in der Zukunft nur einen teilweisen Einblick. Unser Ereignishorizont umgibt uns in allen Richtungen gleichförmig. Das gilt wahrscheinlich genau so für jeden anderen Standort im Universum. Das Universum hat demnach keinen Rand und kein Zentrum, obwohl jeder Beobachter an irgendeinem beliebigen Ort überzeugt sein könnte, er sei genau dort, denn stets wird er beobachten: Alle entfernten Galaxien bewegen sich von ihm  fort. Man kann davon ausgehen, dass nur der Teil des Universums bis zu unserem Ereignishorizont irgend eine Bedeutung für uns hat und auch irgendeine Wirkung auf uns ausüben kann. Für uns existiert kein Raum mit physikalischer Bedeutung "dahinter". Falls wir uns in Gedanken erlauben, einen mathematischen Raum dahinter zu konstruieren, würde der nach dem Inflationsmodell noch teilweise Materie enthalten. In dem für uns nicht sichtbaren Bereich könnte - jedenfalls prinzipiell - Unerwartetes etwa eine Unregelmäßigkeit der Dichteverteilung der Materie existieren, die sich durch Strahlung in der vormateriellen Frühphase des Universums nicht ausgleichen konnte und es ist möglich, dass sich auch ein "Rand" dort verbergen kann.

Für den Formenreichtum im Universum und die Entstehung des Lebens in ihm sind die Lebensläufe der Sterne  wichtig. Bei der Sternentstehung mit Verdichtung von Materie aus einer Gas- und Staubwolke zu einem kugelförmigen "Körper" erzeugt die Gravitationsenergie im Zentrum einen hohen Druck und eine wachsende Temperatur. Die verhindert zunächst durch die heftige Bewegung der Gasatome eine weitere Verdichtung. Bis zu einer Masse von 1/12 der Sonnenmasse oder 75 Jupitermassen entsteht so je nach eingesammelter Masse ein dunkler Himmelskörper etwa wie die Gasplaneten unseres Sonnensystems oder ein schwach strahlender brauner Zwergstern, der sich ganz langsam wieder abkühlt. Sein Licht enthält meist auch Spektrallinien von Lithium. Kann aus der Umgebung mehr Masse eingesammelt werden, erwärmt sich das Zentrum so stark, dass es Wasserstoffkernen (positiv geladenen Protonen) gelingt - der quantenmechanische Tunneleffekt hilft ihnen dabei - die gegenseitige elektrostatische Abstoßung der Protonen zu überwinden und sich zu schwereren stabilen Kernen zunächst Helium zusammenzulagern. Die starke Kernkraft setzt bei dieser Verdichtung der Atomkerne Energie frei, so dass der Energiegewinn dieser Kernfusion den Stern stärker bis zu einem quasistationären Gleichgewicht aufheizen und länger zum Leuchten bringen kann. Wie lange das andauert, hängt vor allem von seiner Masse und dem Anteil an Wasserstoff ab. In einem sehr massereichen Stern laufen die Fusionsprozesse heftig ab und er verbraucht seinen Wasserstoff in wenigen Millionen Jahren. Sterne mit geringer Masse leuchten dagegen viele Milliarden Jahre, ihr Geburtsdatum kann schon fast vergleichbar mit dem des Universums zurückliegen und Zwergsterne können noch eine Billion Jahre leuchten. Der Wasserstoff wird aber schließlich im Innern jedes Sterns rar. In massereichen Sternen reichen Dichte und Temperatur im Zentrum zum Zünden weiterer Brennzyklen aus, in denen schwerere Atomkerne z.B. Kohlenstoff aus Helium, Natrium, Neon und Magnesium aus Kohlenstoff, Sauerstoff aus Neon, Schwefel und Silizium aus Sauerstoff und aus diesen schließlich Eisen gebildet wird. Solche Brennzyklen laufen schneller ab und können gleichzeitig mit schalenförmig weiter außen noch ablaufenden bereits vorher "gezündeten" Kernfusionen existieren. Beim Endprodukt Eisen liegt schließlich der schwerste Atomkern vor, der noch mit Energiegewinn gebildet werden kann. Alle massereichen Sterne mit mehr als 8 Sonnenmassen bilden am Ende einen Eisenkern aus umgeben von Schalen mit leichteren Fusionsprodukten. Weil die Brennzyklen immer rascher ablaufen und jeweils mit einem wachsenden Energieumsatz verbunden sind, bläht sich der Stern zum "Roten Riesen" auf, der Stern wird instabil. Der Strahlungsdruck übersteigt im Außenbereich die Gravitation, er dehnt sich aus, erhöht seine Leuchtkraft und seine äußeren Schichten können abgestoßen werden (Nova). Ein solcher veränderlicher Stern verkleinert damit seine Masse, seine Leuchtkraft nimmt ab. Er kann jedoch erneut zu einer Nova aufleuchten, wenn in ihm neue Brennzyklen zünden können oder wenn er Material aus seiner Umgebung - etwa von einem Begleitstern - einsammeln kann. Letztlich erlischt die Fusion aus Mangel an Fusionsmaterial und der Kern mit den Fusionsprodukten - Helium, Kohlenstoff, Sauerstoff oder Eisen - bildet einen "Weißen Zwerg". Der enthält am Ende der Fusionsreaktion kein Lithium mehr. Mit zunehmender Abkühlung schrumpft der Stern unter dem Gravitationsdruck seiner äußeren Schichten. Bei massereichen Sternen wächst der Druck im Innern dann so an, dass der Kern immer kleiner wird. Dem Einsturz wirkt zunächst der Entartungsdruck der Elektronen entgegen, die sich nach dem Pauliprinzip einer weiteren gegenseitigen Annäherung so lange widersetzen bis sie schließlich Lichtgeschwindigkeit erreichen und nun einer weiter wachsenden Gravitationskraft nichts mehr entgegensetzen können. Der Kern des Sterns bricht zu einem kompakten Neutronenstern zusammen. Die bei der Kontraktion freigesetzte Energie wird vermittelt durch die freigesetzten Neutrinos teilweise an äußere Sternschichten übertragen, die als "planetarischer" Nebel meist mit einem hohen Anteil an Stickstoff und Kohlenstoff explosiv in den umgebenden Raum verstreut werden (Supernova vom Typ 1b oder c, in deren Spektren keine Siliziumlinien beobachtet werden). Ein für die Kosmologie besonders interessanter Fall liegt vor, wenn der entstandene Zwergstern in einem engen Doppelsternsystem aus seiner Umgebung sozusagen langsam Material einsammeln kann und schließlich die 1,4-fache Sonnenmasse überschreitet. Dann ereignet sich eine Supernovaexplosion vom Typ 1a (mit Siliziumlinien im Spektrum) mit stets weitgehend konstanten Eigenschaften.

Die untere Grenzmasse - bei der der Entartungsdruck der Elektronen nicht mehr ausreicht den Kollaps zum Neutronenstern zu verhindern - ist vom Sternmodell abhängig und insofern auch von der chemischen Zusammensetzung: Wenn die Fusion im ursprünglichen Stern bis zu einem großen Eisenkern fortschreiten konnte, genügen 0,9 Sonnenmassen, den Kollaps zum Neutronenstern auszulösen. Ab der 1,4-fachen bis zu einer oberen Grenze von der 3,2-fachen Masse unserer Sonne (Chadrasekhar-Grenzmassen) entsteht immer ein Neutronenstern. Dieser Kollaps läuft schockartig mit hoher Geschwindigkeit ab, bis sich Neutronen gegeneinander nicht weiter komprimieren lassen (Pauli-Prinzip für Neutronen). Ein kleiner Teil der gewaltigen freigesetzten Gravitationsenergie erzeugt eine nach außen gerichtete Druckwelle. Sie breitet sich mit Schallgeschwindigkeit aus, die bei der extrem hohen Dichte im Zentrum nahe an der Lichtgeschwindigkeit liegen kann. Mit abnehmender Dichte der Materie nach außen nimmt die Schallgeschwindigkeit immer mehr ab mit der Folge, dass sich eine gigantischen Schockwelle aufbaut (besonders bei Supernova vom Typ 2, deren Spektrum Linien von Wasserstoff und Helium enthält). In dieser Schockfront werden durch Einlagerung von Neutronen, Protonen und Heliumkernen in vorhandene Atomkerne etwa von Eisen andere schwere Kerne wie Kupfer, Silber, Gold, Kobalt, Titan bis zum Thorium, Uran und Plutonium gebildet - darunter auch radioaktive Isotope. Sie werden mit den in den in äußeren Schichten schon enthaltenen Elementen wie Magnesium, Silizium und Sauerstoff in den Raum geschleudert. Die abgegebene Energie entspricht in wenigen Tagen der Strahlung unserer Sonne während ihres gesamten Lebens - diese Supernova strahlt wie einige Milliarden Sonnen. Der zurückbleibende "Neutronenstern" von 10 bis 30km Durchmesser ist um so kleiner je mehr Masse er enthält: Unterhalb der Oberfläche etwa aus Eisen wird das Material schon nach wenigen Metern so zusammengedrückt, dass schließlich alle Elektronen frei beweglich sind und eine hohe Leitfähigkeit erzeugen. Tiefer in der Sternleiche werden sie in die Atomkerne gedrückt, wobei Protonen und Elektronen in Neutronen verwandelt werden (inverser Betazerfall). Dabei werden Neutrinos erzeugt, die den größten Teil der freigesetzten Gravitationsenergie in den Weltraum tragen. Gemessen wurden Neutrinos von der Supernova 1987A in der 160.000 Lichtjahre entfernten Großen Magellanschen Wolke. Die Materie eines "jungen" Neutronensterns hat verglichen mit der Sonnenoberfläche eine viel höhere Temperatur, so dass thermische Strahlung im Röntgenbereich emittiert wird. Die Oberflächentemperatur bleibt hoch und die Röntgenstrahlung ist besonders intensiv, wenn Materie etwa von einem benachbarten Begleitstern auf den Neutronenstern stürzt. Im Zentrum eines Neutronensterns rücken die Kernteilchen mit wachsendem Druck immer dichter zusammen und bilden dicht gepackte Paare aus Neutronen mit antiparallelen Spins.

Bei dem Kollaps zum Neutronenstern bleiben Drehimpuls und magnetisches Moment anfangs erhalten. Das hat eine schnelle Rotation (man beobachtet 0,1 bis 640 Umdrehungen pro Sekunde) und extrem hohe Magnetfelder an der Oberfläche des jungen Neutronensterns zur Folge (Magnetar). Die hohen Magnetfelder sind der Hinweis darauf, dass im Inneren des Sterns hohe Ströme verlustlos transportiert werden vergleichbar einer Supraleitung bei hohen Temperaturen, etwa einigen 100.000 K. Das starke mit dem Stern schnell rotierende Magnetfeld reicht einige 1000km in den Raum hinaus und baut hohe elektrische Felder auf. Auf geladene Teilchen nahe der Oberfläche des Sterns wirken deshalb Kräfte, die die dort gewaltige Schwerkraft bei weitem übertreffen. Solche beschleunigte Teilchen können sich nur entlang der magnetischen Feldlinien bewegen und erzeugen elektromagnetische Strahlung, die bevorzugt in Richtung der Magnetachse abgestrahlt wird. Die intensiven Prozesse am Entstehungsort sind vielfältig - hängen von lokalen Bedingungen ab. Das Spektrum der beobachteten Strahlung reicht vom Radiobereich bis zu Gamma-Strahlung. Die bei uns beobachtete Strahlung pulsiert mit der Rotationsfrequenz ("Pulsar"), wenn Rotationsachse und Magnetpole (wie bei der Erde) voneinander abweichen. Das Bild links veranschaulicht die Summe der verschiedenen Strahlungsanteile des Krebsnebelpulsars, dem Rest der Supernova im Sternbild Taurus (Entfernung 5.500 Lichtjahre). Im Jahr 1054 war sie für einige Wochen sogar am Taghimmel zu sehen. Ein 0,2s andauernder Blitz oder Burst von Gammastrahlung (am 27. Dez. 2004) wird einem Magnetar in 50.000 Lichtjahren Entfernung - also innerhalb unserer Galaxis - zugeschrieben. Vielleicht ist sein Magnetfeld plötzlich zusammengebrochen und hat die in ihm gespeicherte Energie abgegeben. Ein solches Verhalten erinnert an den bekannten Zusammenbruch der Supraleitung beim Überschreiten der kritischen Magnetfeldstärke.

Wenn ein massereicher Stern (Wolf-Rayet-Stern, Typ O oder B) mit anfangs mehr als 30 Sonnenmassen nach der Supernova einen Kern mit mehr als 3,2 Sonnenmassen zurücklässt, hilft der Fermi-Druck (nach dem Pauli-Prinzip) auch den Neutronen im Zentrum nicht mehr dem Druck der Gravitationskräfte der äußeren Schicht zu widerstehen. Diese Obergrenze für die Masse eines Neutronensterns (Tolman-Oppenheimer-Volkoff-Grenze) von 3,2 Sonnenmassen ergibt sich, wenn im Zentrum die Schallgeschwindigkeit der Neutronen den Wert der Lichtgeschwindigkeit erreicht. Die genaue Grenzmasse lässt sich nicht beziffern, denn noch ist zu wenig über die extrem dichten Materieformen bekannt - sie sind ja für Messungen unerreichbar fern. Die bereits extrem dicht gepackte Materie aus Paaren von Neutronen wird weiter zusammengedrückt - vielleicht zunächst um den Faktor 3. Bei weiter wachsendem Druck könnten die Neutronen in ihre Bestandteile - in ein Quark-Gluonen-Plasma - zerlegt werden, einer Flüssigkeit vergleichbar, noch zehntausendfach dichter gepackt. Ob es mehrere solcher Stufen weitergehender Materialverdichtung gibt, ist ungewiss. Man spekuliert sogar, Strings könnten nicht nur das Basiselement der Elementarteilchen darstellen sondern auch für die Materie oder Energie im Kern eines Schwarzen Lochs. Der ultimative Zustand maximaler Energie- und Materiedichte könnte eine vereinheitlichte Energieform sein, wie wir sie bei der Entstehung der Welt zur Planck-Zeit annehmen. Die Gravitation könnte sich als großer "Gleichmacher" herausstellen, der bei der Geburt eines Schwarzen Lochs alle zuvor bei der Entstehung der Welt abgelaufenen Symmetriebrüche rückgängig machen kann. Ich nehme an, dass innerhalb eines Schwarzen Lochs - so wie wir es bei Neutronensternen auch annehmen - eine schalenförmige Struktur mit verschiedenen Materiezuständen existieren kann. Es wird nicht "das" Schwarze Loch geben sondern eine Vielfalt vielleicht sogar mit unterschiedlichen schalenförmigen Energie- und Materiezuständen in jeweils einer extrem heißen in sich abgeschlossenen Welt. Dieses heiße Gefängnis kann eine innere Struktur aufweisen mit Gleichgewichtszuständen zwischen Strahlung bzw. Energie und jeweils noch stabilen Elementarteilchen (Quarks und Gluonen oder Strings...), insoweit die Gravitation noch nicht für das absolute "Gleichmachen" gesorgt hat. Von außen bleiben nur Masse und Drehimpuls erkennbar. Das ist wenig, alles andere verbirgt sich hinter dem Ereignishorizont: verborgen im Jenseits unterliegt es der kosmischen Zensur. Da die Gravitation über diesen Ereignishorizont hinaus wirkt - wahrscheinlich im Unterschied zum Universum als Ganzem - bietet sie uns theoretisch bei Gravitationswellen erzeugenden Ereignissen ein Schlüsselloch zum "Hineinschauen" an.

Von Ereignishorizont im Universum muss ein solcher ein Schwarzes Loch umgebende kugelförmige Ereignishorizont unterschieden werden. Sein Radius wird auch als Schwarzschildradius bezeichnet nach den von Karl Schwarzschild 1916 gefundenen Lösungen der Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie für ein nicht rotierendes Schwarzes Loch. Dieser Radius ist eine reine Rechengröße, nichts rechtfertigt, dass dahinter eine völlig andere geheimnisvolle Welt mit anderen Naturgesetzen beginnen könnte. Wir bleiben der Einfachheit halber bei diesen Bezeichnungen, obwohl nicht von einem Radius gesprochen werden dürfte sondern besser von einer (Kugel-)Fläche, einem Ereignishorizont, denn der Raum ist durch die Masse gekrümmt und "radiale" Entfernungen ganz besonders im Inneren verlängern sich. Mit seinem Ereignishorizont kapselt sich ein Schwarzes Loch von unserer Welt ab, es verlässt sozusagen unsere Raumzeit. Wollte sich ein unmittelbar am Ort des Schwarzschildradius befindliches Teilchen von der Anziehung des Schwarzen Lochs befreien, müsste es dazu mindestens Lichtgeschwindigkeit in radialer Richtung aufweisen. Da das - wie wir wissen - unmöglich ist, können selbst Lichtstrahlen von Innen nicht zu einem entfernten Beobachter in unserer Welt gelangen. Uns ist "kein Blick in sein Inneres" erlaubt. Wie oben beschrieben wurde, kann der zur Bildung eines Schwarzen Lochs nötige extrem hohe Druck durch die Massenanziehung im Zentrum eines erkaltenden massereichen Sterns erzeugt werden. Nach diesem Mechanismus können keine kleinen Minilöcher entstehen. Eine durch Gravitation bewirkte Massenansammlung kann nur ein Schwarzes Loch mit der oben genannten Mindest-Masse erzeugen und damit entsteht auch ein Schwarzschildradius von mindestens 5 km. Es gibt jedoch Spekulationen, dass es in der Frühphase des Universums sehr viel masseärmere instabile (primordiale) schwarze Löcher gegeben haben könnte. Man versucht sie in Teilchenbeschleunigern zu erzeugen und ihren sofortigen Zerfall zu beobachten. Der Ereignishorizont wächst proportional mit der Masse und erreicht bei 50 Millionen Sonnenmassen den Radius der Erdbahn um die Sonne. Schwarze Löcher mit viel größerer Masse werden im Zentrum vieler Galaxien vermutet. Aber alle bisher bekannten Schwarzen Löcher sind für eine direkte Beobachtung ihres Ereignishorizonts viel zu weit von uns entfernt. Ihr Horizont ist kein Hindernis für die Gravitationswirkung. Existenz und Masse eines Schwarzen Lochs sind für uns indirekt durch seine Anziehung benachbarter Sterne erkennbar. Im Zentrum der Milchstraße wurde auf diese Weise ein massives Schwarzes Loch mit 2,6 Millionen Sonnenmassen entdeckt.

Ein nicht rotierendes Schwarzes Loch entspricht wegen der Erhaltung des Drehimpulses während seiner Entstehung eher nicht der Realität. Sobald Materie nicht radial in das Loch fällt, überträgt sie ihm einen Drehimpuls. Lösungen der Feldgleichungen für ein rotierendes Schwarzes Loch wurden 1963 von Roy Patrick Kerr (und in allgemeinerer Form 1967 von Boyer und Lindquist) gefunden. Die Kerr-Lösung beinhaltet die Schwarzschildlösung beim Drehimpuls 0. Die punktförmige Singularität verändert sich erwartungsgemäß mit wachsendem Drehimpuls in eine kreisförmige. Für den Drehimpuls gibt es eine maximale Grenze, wodurch auftreffende Teilchen reflektiert werden, die ihn weiter vergrößern würden. Die in der kreisförmigen Singularität konzentriert gedachte Masse rotiert dann mit der halben Lichtgeschwindigkeit. Der Radius dieses Kreises für ein "Kerr-Loch" mit maximaler Rotation entspricht dem halben Schwarzschildradius des nicht rotierenden Lochs. Die Raumzeit wird nahe der Singularität von der Drehung mitgenommen, sozusagen aufgewickelt. Der Bereich, in dem die Rotation der Raumzeit dominierenden Einfluss hat, nennt man Ergosphäre. Ihre ellipsoidförmige Gestalt erstreckt sich in der Äquatorebene bis zur doppelten Ausdehnung der Singularität, an den Polen halb so weit. Die Länge vom halben Schwarzschildradius ist der "Gravitationsradius" dieses Lochs.

Betrachten wir zur Veranschaulichung Bahnen verschiedene Teilchen, die sich einem Kerr-Loch maximaler Rotation in der Äquatorebene nähern: Ein Teilchen, hat in großer Entfernung einen Impuls, der am Loch genügend weit vorbei zielt. Dann beschreibt es eine Hyperbel vom Keppler-Typ und entfernt sich wieder vom Loch. Wenn es in großer Entfernung vom Loch jedoch nur minimale Geschwindigkeit hatte, darf es sich dem Loch nicht sehr annähern, sonst wird seine Bahn instabil und es fällt ins Loch. Der minimale Abstand zur Rotationsachse des Lochs entspricht beim Anflug in Richtung der Rotation dem Gravitationsradius, entgegen der Rotation aber mindestens 6 Gravitationsradien. Auch ein Photon eines Lichtstrahls darf in Rotationsrichtung minimal einen Gravitationsradius nahe sein, entgegen der Rotation minimal 4 Radien, will es nicht verschluckt werden. Man erkennt eine starke Richtungsabhängigkeit und auch, dass die kritischen Entfernungen beim Auftreffen in Rotationsrichtung des Lochs identisch zum Radius der Singularität sind. In dieser Richtung werden Teilchen, die aus großer Entfernung schon Energie oder Drehimpuls mitbringen quasi reflektiert, sie entkommen. Lichtstrahlen werden in dieser Richtung gebündelt, während sie entgegen der Rotation des Lochs bei gleicher Entfernung verschluckt werden. Abhängig von seinen Bahnparametern und der Drehrichtung des Lochs kann deshalb ein in die Ergosphäre eindringendes Teilchen beschleunigt und wieder nach außen oder verzögert und zum Loch gelenkt werden. Bei geringerer Rotation des Lochs nähert sich alles der Kugelsymmetrie an, der Gravitationsradius vergrößert sich mit abnehmender Rotation bis zum Schwarzschildradius. Die Abgrenzung eines rotierenden Lochs zur Umgebung ist jedenfalls komplex und orientierungsabhängig. Aber selbst ein nicht rotierendes Loch hat keine scharf sichtbare Begrenzung am Horizont. In der Nähe eines Schwarzen Lochs (etwa durch Reibung von Materie) entstandene Photonen haben es sehr schwer zu entkommen, denn sie müssen dann eine radiale Richtung weg vom schwarzen Loch haben und erleiden eine extreme Rotverschiebung. Künstlerische Darstellungen mit scharfem Rand sind deshalb falsch.

Massive Schwarze Löcher sind im Zentrum vieler (vielleicht fast aller) Galaxien zu finden und spielen vermutlich eine Rolle als Keim bei deren Entwicklung. Für die äußeren Bezirke einer entwickelten Galaxie spielen sie andererseits eine untergeordnete Rolle, ihr Masseanteil liegt bei nur 0,1 bis 0,2%. Das Bild rechts zeigt das Zentrum der elliptischen Galaxie M87 im Virgo-Haufen - zu dem auch unsere Milchstraße gehört - mit einem gewaltigen Schwarzen Loch von 2 bis 3 Milliarden Sonnenmassen. Vielleicht ist es aus der Vereinigung mehrerer Galaxien entstanden. Es ist nicht nur besonders groß, auch ein sehr aktiver Materiefresser. Wenn Materie in die Ergosphäre des Lochs strudelt, erhitzt sie sich zunehmend, wird schließlich ionisiert. Bewegte geladene Teilchen erzeugen magnetische Felder - vergleichbar denen in einem Generator. Ein Teil der aufgesaugten  Materie wird an den Polen des Schwarzen Lochs als Strahl geladener Teilchen von magnetohydrodynamischen Wellen gebündelt weit in den Raum geschleudert (Millionen Lichtjahre weit, vgl. dazu auch Blasar, Quasar). Dieser magnetisch getriebene Jet kann - wie oben schon festgestellt wurde - extrem schnelle Protonen und elektromagnetische Strahlung bis in den energiereichen Gamma-Bereich erzeugen. Protonen gelangen wegen im Raum vorhandener Magnetfelder nicht auf geraden Bahnen zu uns, erreichen uns als kosmische Strahlung. Die energiereichsten Anteile der kosmischen Strahlung (bis 1020eV) stammen vermutlich aus solchen uns am nächsten gelegenen aktiven galaktischen Kernen (NGC5128 und M87). Ihre Reise aus fernen Teilen des Universums ist unwahrscheinlich. Ihr Energieinhalt ist so groß, reicht zur Paarbildung von Teilchen bei jeder Wechselwirkung mit kosmischer Hintergrundstrahlung.

Wenn andererseits die Umgebung eines massiven Lochs nur wenig Materie enthält, kann es inaktiv und fast nur noch an seiner Gravitationswirkung erkennbar sein wie im Zentrum der Milchstraße. Immerhin, wenn es etwa einen Kometen verschlungen hatte, können wir einen Strahlungsausbruch bemerken. Die Stabilität jeder Galaxie wird wenigstens im zentralen Bereich durch die Zentrifugalkräfte hergestellt, die mit der Bewegung der Massen um das Zentrum verbunden sind. Diese Stabilität wird während einer Galaxienkollision gestört und Materie gelangt ins Zentrum. Wenn Material dagegen aus seiner regulären Bahnbewegung heraus in das zentrale Loch strudelt, könnte es dessen Drehimpuls vergrößern. Wie wir diskutiert haben, kann mit wachsendem Drehimpuls des Lochs Materie an der Ergosphäre reflektiert werden. Es scheint mehrere Ursachen dafür zu geben, weshalb ein Schwarzes Loch sich nicht beliebig schnell vergrößern kann. Massive Schwarze Löcher können sich - aus verschiedenen Gründen - vielleicht nur 100 Millionen Jahre lang als aktive Materiefresser hervortun. Der Bereich um das Schwarze Loch in galaktischen Zentren - das zeigen Aufnahmen im Infrarotbereich - enthält meist wenig Gas, das Zentrum ist inaktiv. Das muss nicht für alle Zeiten so bleiben. Wenn sich etwa  Milchstraße und Andromeda durchdringen, wird eine Aktivierung beider Zentren stattfinden. Die Schwarzen Löcher werden umeinander tanzen, indem sie mit ihrer Gravitation Sterne beschleunigen und in den Raum katapultieren werden sie Bewegungsenergie abbauen und sich annähern, schließlich Gravitationswellen erzeugen und irgendwann ineinander stürzen.

Da es in der Jugendzeit der Milchstraße viele massereiche Sterne mit kurzem Lebenszyklus gegeben haben muss, können wir in unserer Galaxis mit einigen Millionen Neutronensternen und "kleinen stellaren" Schwarzen Löchern rechnen. Wenn in der unmittelbaren Umgebung eines stellaren Schwarzen Lochs - auch als "Mikroquasar" bezeichnet - keine Materie im Raum vorhanden ist, umkreist es inaktiv, normalerweise unentdeckt und friedlich wie ein Stern das Zentrum der Milchstraße. Das Auffinden eines solchen Mikroquasars gelingt, wenn er sich von uns aus gesehen vor ein sichtbares Objekt bewegt. Dann verdunkelt sich der dahinter liegender Stern nicht, sondern seine Helligkeit nimmt zeitweilig zu, da sein Licht wie durch eine "Mikro-Linse" - durch die Gravitationswirkung eines kompakten nicht strahlenden Objekts - gesammelt wird. Hier handelt es sich auch um einen Gravitationslinseneffekt - nicht verursacht durch weit entfernte und dort weiträumig verteilte Dunkle Materie sondern durch ein massives Objekt, durch ein Schwarzes Loch also, einen Neutronenstern oder einen ausgebrannten Stern. Auf diese Weise werden in der Milchstraße und den benachbarten Galaxien indirekt immer mehr - inzwischen schon einige 100 - Schwarze Löcher mit 3,5 bis 15 Sonnenmassen entdeckt, eines in der "geringen" Entfernung von 1600 Lichtjahren zu uns (V4641 Sagittarii). Nicht alle sind ständig inaktiv. So wurde bei V4641 im Jahr 1999 ein Ausbruch von Röntgenlicht (bis in den Radiobereich) über einen Tag lang beobachtet. Ein hineinstürzender Meteorit hat uns damit die Existenz dieses stellaren Lochs vorgeführt. Bei einem Doppelsternsystem kann über längere Zeiträume Materie aus dem Begleitstern gezogen werden und Drehimpuls bis zur maximalen Rotation an das Kerr-Loch abgeben. Um den kleinen Gravitationsradius in der Größenordnung von 10km bildet sich dann eine Akkretionscheibe von wenigen 1000km Durchmesser. Wegen der kleinen Distanzen treten gewaltige Gravitations- und Zentrifugalkräfte auf, Energie wird intensiv umgesetzt und im kurzwelligen UV- oder Röntgenbereich abgestrahlt, Intensitätsschwankungen - bei aktiven galaktischen Kernen im Zeitbereich von einigen Stunden - treten hier schon in Sekunden auf. Die rasche Rotation (geladener) Ionen erzeugt ein starkes Magnetfeld in Richtung der Rotationsachse. Um diese Achse kreisende Elektronen leuchten mit ihrer Synchrotronstrahlung.

Wenn ein inaktives stellares Schwarzes Loch irgendwo in der Milchstraße uns gegenüber als ein friedlicher und unscheinbarer Geselle erscheint, muss uns doch bewusst bleiben, dass entsprechend der Definition seines Ereignishorizonts dort Relativistisches und uns extrem Ungewohntes abläuft. Die Krümmung der Raumzeit bewirkt merkwürdige Verläufe von Lichtstrahlen. Nähert sich ihm Materie - im Gedankenexperiment etwa ein Raumschiff - wird die Anziehungskraft bei der Annäherung an den Horizont so groß, dass es kein Entrinnen gibt. Das Raumschiff wird bis nahe an die Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Gerade bei "kleinen" stellaren Schwarzen Löchern wirken bei der Annäherung Gezeitenkräfte, die das Raumschiff auseinander reißen und zwar in Richtung zum Schwarzen Loch, senkrecht dazu pressen sie es in sich zusammen. So werden schließlich die Bindungskräfte in festen Körpern übertroffen. In der Nähe des Horizonts löst sich ein Körper schließlich auf, er wird atomisiert, ionisiert und Ionen geben mit zunehmender Beschleunigung Strahlung ab und erzeugen das erwähnte Magnetfeld. Könnte sich ein Raumfahrer im Gedankenexperiment nahe am Horizont aufhalten, würde seine Uhr für uns entfernte Beobachter fast stehen bleiben, alle seine Bewegungen wären für uns verlangsamt, von ihm ausgesandte Signale würden eine extreme Rotverschiebung zeigen, während für ihn selbst die gesamte Umgebung im äußeren Raum - auch die seitliche und eigentlich unter sich erwartete - auf ein Loch über sich zusammengedrängt blauverschoben und im Zeitraffer erschiene. Er stünde unter einem Schlüsselloch, nein einem echten Tor zur "Ewigkeit".

Mit den zeitgemäßen "Werkzeugen" (Teleskopen, Radioteleskopen...) können wir fast bis an unseren Ereignishorizont im Universum blicken. So wie es jetzt ist, präsentiert es sich ja nur in unserer galaktischen Umgebung, jedoch scheint es überall im Prinzip gleichartig aufgebaut zu sein. Astronomen sind Archäologen: Je weiter wir in die Ferne schauen, desto weiter blicken wir in die Vergangenheit und können Entwicklungsstadien der Galaxien erkennen. Die "Hubble deep fields" sammelten Licht mit vielen einzelnen Belichtungen und in Summe mehr als 10 Tagen Belichtungszeit aus Himmelsrichtungen, die in unserer Nähe - also der Milchstraße - und auch in weiterer Ferne staub- und möglichst sternfrei sind. Die fernsten Proto-Galaxien zeigen kompakte Strukturen eines Jugendstadiums. Und zwar sehen wir das infolge der Rotverschiebung im sichtbaren Bereich, obgleich dieses Licht vor 12 Milliarden Jahren im ultravioletten Bereich ihrer noch wenigen neu entstandenen Sterne ausgesandt worden war. Die großen elliptischen oder Spiralgalaxien in "unserer" Zeit sind ausgedehnter und enthalten mehr Sterne. Ihre Formen sind vielleicht Ergebnis von Galaxienkollisionen.

"Unser" Universum endet gewissermaßen mit unserem  Ereignishorizont und der wird mit der Zeit immer größer. Wir haben keinen Grund anzunehmen, dass es hinter diesem  Horizont - also in der Zukunft - noch andere Strukturen als im uns derzeit sichtbaren Teil geben sollte. Der Ereignishorizont markiert nicht nur die Begrenzung unseres Einblicks in das Weltall sondern auch die Grenze jeder auf uns oder von uns ausgehenden Wirkung. Fernwirkungen ohne begrenzte Reichweite können durch Bosonen mit der Ruhemasse 0 vermittelt werden. Neben Photonen hätten auch die hypothetischen Gravitonen diese Eigenschaft. Elektromagnetische Strahlung und Gravitation beeinflussen uns bis zum Ereignishorizont. Dahinter derzeit noch verborgene Teile der Welt können erst in der Zukunft einen Einfluss auf uns ausüben (etwa eine Gravitationswirkung). Jede Wirkung schwächt sich mit der Entfernung ab, extrem weit entfernte Objekte sind für uns bedeutungslos. Gott ist nicht in der Ferne sondern wir können das Gute nur in uns selbst suchen!

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