Schwarze Löcher können als Endzustand eines Sternes bei einer Supernova (Explosion eines Sternes) entstehen. Andere Endzustände von Sternen sind Weiße Zwerge und Neutronensterne. Ein Schwarzes Loch ist ein Objekt mit der Masse des Sterns, allerdings mit wesentlich geringerer Ausdehnung als ein Stern. Ein so entstandenes Schwarzes Loch nennt man stellares Schwarzes Loch.

Ein Teil der Masse des ursprünglichen Sterns wird bei der Supernova-Explosion weggeschleudert, der Rest wird komprimiert, so dass der Umfang deutlich kleiner ist als zuvor. Dabei wird die Dichte des neuen Körpers unglaublich erhöht und die Anziehungskraft (Gravitation) steigt dermaßen an, dass die Fluchtgeschwindigkeit, die ein Körper aufbringen müsste, um das Gravitationsfeld dieses Objekts zu überwinden, größer als die Lichtgeschwindigkeit wäre. Laut der Speziellen Relativitätstheorie ist das Überschreiten der Lichtgeschwindigkeit (im Vakuum) nicht möglich. Das bedeutet, dass nichts, also auch kein Licht, das Gravitationsfeld dieses Objekts überwinden kann.

Die Größe eines nichtrotierenden Schwarzen Lochs wird durch den Schwarzschildradius angegeben, der proportional zur Masse des Loches ist. Jedem Teilchen innerhalb dieses Umkreises ist es unmöglich, ihn wieder zu verlassen. Auch elektromagnetische Strahlen können ein Schwarzes Loch nicht verlassen.

Arten von Schwarzen Löchern

Man unterscheidet stellare Schwarze Löcher (stellar black hole), supermassereiche Schwarze Löcher (supermassive black hole) und primordiale Schwarze Löcher:

Stellare Schwarze Löcher sind eine Folge der Sternentwicklung: Während massearme Sterne, wie unsere Sonne, ihr Leben recht unspektakulär als auskühlender Sternenrest beenden (als so genannter Weißer Zwerg), sieht das bei Sternen, die die vielfache Masse unserer Sonne haben anders aus: Sie explodieren am Ende ihres Lebens als Supernova und der übrig bleibende Sternenrest kann zu einem Schwarzen Loch kollabieren. Diese Schwarzen Löcher haben etwa acht bis 15 Mal die Masse unserer Sonne.

Mittelschwere Schwarze Löcher sind möglicherweise die Folge von Sternenkollisionen. Ihre Existenz ist noch nicht sicher erwiesen, allerdings veröffentlichten Forscher Anfang 2004 Ergebnisse einer Untersuchungen von Nachbargalaxien mit dem Weltraumteleskop Chandra, in der sie Hinweise auf Mittelschwere Schwarze Löcher fanden.

Supermassereiche Schwarze Löcher können die millionen- bis milliardenfache Masse unserer Sonne haben und finden sich vermutlich in den Zentren der meisten Galaxien. Wie sie entstanden sind und wie ihre Entstehung mit der Entwicklung der Galaxien zusammenhängt ist Gegenstand aktueller Forschung.

Neben solchen durch Supernovae entstandenen Schwarzen Löchern, könnte es aber auch so genannte primordiale Schwarze Löcher geben. Das sind Schwarze Löcher, die sich, ohne eine Supernova, als "Raumverwerfungen" bereits im Urknall gebildet haben.

Schwarze Löcher in Galaxienzentren

Man geht heute davon aus, dass viele Spiralgalaxien, unsere eigene Milchstraße eingeschlossen, in ihrem Zentrum ein supermassives Schwarzes Loch haben. Die hohe Leuchtkraft der Quasare wird auf Strahlung zurückgeführt, die Materie beim Sturz in ein Schwarzes Loch abgibt.

Eine direkte Beobachtung von Schwarzen Löchern ist, da sie selbst keine Strahlung abgeben, problematisch. Die um Schwarze Löcher erwarteten Akkretionsscheiben sollten allerdings klar erkennbare Strahlung abgeben. Mit der Fertigstellung von Gravitationsteleskopen sollte es möglich werden, die Geburt Schwarzer Löcher zu beobachten.

Bedeutung Schwarzer Löcher

Trotz ihrer Eigenschaften, alles zu verschlucken, haben Schwarze Löcher dazu beigetragen, dass das Universum seine gegenwärtigen Eigenschaften besitzt.

Nach dem Urknall entstanden aus den Gaswolken die ersten, wahrscheinlich sehr massiven Sterne, die nach kurzer Zeit (einige 100 Millionen Jahre) per Supernova explodierten. Durch diese Supernovae wurde zum einen Material ins Weltall verstreut, zum anderen durch die Druckwellen benachbarte Gaswolken komprimiert, so dass dort neue Sterne entstanden.

Die ersten Schwarzen Löcher zogen Materie an, und wurden zu den ersten Quasaren, die sich dann weiter (eventuell nach Verschmelzen mehrerer Schwarzer Löcher) zu den Mittelpunkten von Spiralgalxien entwickelten. Eine solche Spiralgalaxis ist unsere Milchstraße.