Schwarze Löcher machen ihrem Namen alle Ehre: Bei einem Schwarzen Loch handelt es sich nämlich um einen kompakten Himmelskörper, etwa den Rest eines schweren Sterns, dessen Masse Raum und Zeit so stark krümmt, dass kein Lichtsignal sein Inneres verlassen und dann die Reise zu unseren Fernrohren und Teleskopen antreten könnte. Ein Schwarzes Loch ist also auf ganz grundlegende Weise schwarz: Es kann uns kein direktes Lichtsignal zukommen lassen. Wie will man ein solches Objekt also nur beobachten? Ist das nicht ein hoffnungsloses Unterfangen?
Um eine Antwort auf diese Frage zu finden, sollten wir zunächst einen Schritt zurückgehen. Was heißt es überhaupt, dass Schwarze Löcher Raum und Zeit krümmen? Diese Aussage beruht auf der Vorstellung der Gravitation, die der Physiker Albert Einstein im Rahmen seiner Allgemeinen Relativitätstheorie ab 1915 entwickelt hat: Laut Einstein muss man sich Raum und Zeit als eine große Theaterbühne – die Raumzeit – vorstellen, auf der alle physikalischen Prozesse ablaufen. Himmelskörper treten als Schauspieler*innen auf dieser Bühne auf und verformen und krümmen sie durch ihre Masse. Gleichzeitig gibt die verdellte Form der Bühne den Schauspieler*innen vor, auf welchen Bahnen sie sich zu bewegen haben. Im Bild der Theaterbühne wäre ein Schwarzes Loch insbesondere ein Schlund im Bühnenboden, aus dem kein Licht entweichen kann.
Das Wechselspiel von Krümmung und Masseverteilung auf der Raumzeit-Bühne wird durch Einsteins berühmte „Feldgleichungen“ beschrieben. Aus mathematischer Sicht können Schwarze Löcher tatsächlich als bestimmte Lösungen dieser Gleichungen verstanden werden. In diesem mathematischen Sinne wurde eine Formel, auf der die spätere Beschreibung von Schwarzen Löchern aufbauen sollte, bereits 1916 von dem deutschen Astronomen und Physiker Karl Schwarzschild ausgearbeitet. Und da mathematische Entdeckungen ohne Frage auch Entdeckungen sind, darf die Arbeit von Schwarzschild als die erste Entdeckung von Schwarzen Löchern gelten, auch wenn der Name „Schwarzes Loch“ und viele weitere Erkenntnisse erst später kamen.
Nachdem Einstein und Schwarzschild zu Beginn des 20. Jahrhunderts die theoretischen Grundlagen zur Beschreibung von Schwarzen Löchern gelegt hatten, musste anschließend noch knapp ein halbes Jahrhundert vergehen, bevor sich dann auch am Himmel erste Anzeichen für die Existenz von Schwarzen Löchern ergeben sollten. Den Durchbruch lieferten dabei Beobachtungen im Röntgen-, Radio- und sichtbaren Licht in den 1960er- und 1970er-Jahren, die auf einen Stern im Sternbild „Schwan“ mit besonderen Eigenschaften hindeuteten: Wie in der Abbildung dargestellt, gibt die äußere Hülle des Sterns Material in Form eines Sternwinds an die Umgebung ab. Ein Teil dieses Windes strömt auf ein benachbartes Schwarzes Loch ein und formt dabei eine rotierende Scheibe (die „Akkretionsscheibe“), in der aufgrund von Reibung extrem hohe Temperaturen von Millionen Grad Celsius oder noch höher erreicht werden. Die Röntgen- und Radiosignale dieser heißen Gasscheibe und ihrer komplexen Umgebung lassen somit indirekt auf das Schwarze Loch zurückschließen. 1971 und 1972 verrieten zudem Beobachtungen des Begleitsterns, eines sogenannten blauen Überriesen mit der Bezeichnung „HDE 226868“, dass er sich in einem Doppelsystem mit einem unsichtbaren, aber äußerst kompakten und massereichen Partner befinden muss: einem Schwarzen Loch.
Das Schwarze Loch, das sich am von „HDE 226868“ abgegebenen Sternwind labt, wird als „Cygnus X-1“ bezeichnet: „Cygnus“ steht dabei für das Sternbild „Schwan“, „X“ für Röntgenstrahlen (Englisch: X-rays) und die „1“ dafür, dass es sich um die erste im Schwan katalogisierte Röntgenquelle handelt. Mit bloßem Auge ist HDE 226868 leider nicht zu sehen, und „Cygnus X-1“ schon gar nicht. Trotzdem lohnt sich im Sommer der Blick an den Sternenhimmel. Der Stern „Deneb“ markiert den Schwanz des Sternbildes „Schwan“ und ist als Teil des Sommerdreiecks leicht zu finden. Etwa auf halbem Weg zwischen „Deneb“ und „Albireo“, im Kopf des Sterns, vollführen „HDE 226868“ und „Cygnus X-1“ ihren ‚Tanz‘, dessen Entdeckung vor über 50 Jahren ein erstes Fenster zur astronomischen Beobachtung von Schwarzen Löchern aufgestoßen hat.
