Letzte Woche, am Donnerstag, den 12. Mai, enthüllte die Event Horizon Telescope Collaboration das allererste Bild von Sagittarius A* (Sgr A*), dem Schwarzen Loch im Zentrum unserer Galaxie, der Milchstraße.
Dieses bemerkenswerte Bild entstand drei Jahre nach der allerersten Aufnahme eines Schwarzen Lochs, das M87* zeigt, das Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie M87. Die beiden Bilder sehen ähnlich aus, trotz der Unterschiede zwischen den beiden Schwarzen Löchern:Mit vier Millionen Sonnenmassen ist Sgr A* tausendmal weniger massereich als M87*. Stellen Sie sich vor, Sie suchen von der Erde aus nach einem Donut auf der Mondoberfläche:Das ist die Fläche des Himmels, die Sgr A* einnimmt.
Das Bild stellt auch den überzeugendsten Beweis dar, dass Sgr A* tatsächlich ein supermassereiches Schwarzes Loch ist.
Was zeigt das Bild?
Technisch gesehen kann man ein Schwarzes Loch selbst nicht fotografieren – schließlich geht es ja darum, dass kein Licht entweichen kann. Der leuchtende orangefarbene Ring auf diesem Foto zeigt die Materie, die Sgr A* umgibt, wobei der „Schatten“ in der Mitte das Schwarze Loch selbst zeigt.
Ein Schwarzes Loch hat eine unglaublich starke Anziehungskraft und wird jedes Gas und jeden Staub in der Nähe in eine Umlaufbahn um es herum ziehen. Wenn dieses Material mit nahezu Lichtgeschwindigkeit nach innen wirbelt, wird es durch Reibung erhitzt und gibt Energie in Form von Radiowellen ab. Das Event Horizon Telescope, das Radiofrequenzen erkennt, nimmt diese auf und registriert sie als hellen Halo um das Schwarze Loch.
Das endgültige Bild ist das Ergebnis mehrerer Einzelaufnahmen, die zusammen gemittelt wurden.
Wo ist Schütze A*?
Sagittarius A* befindet sich im Zentrum unserer Galaxie, der Milchstraße. Von der Erde aus können wir ihn im Sternbild Schütze sehen und er ist über 26.000 Lichtjahre entfernt.
Wie funktioniert das Event Horizon Telescope?
Das Event Horizon Telescope wird oft als „erdgroßes Teleskop“ und als „virtuelles Teleskop“ bezeichnet. Aber was bedeutet das genau?
In der Astronomie gilt:Je größer das Teleskop, desto besser. Ein Amateurteleskop mit einem 60-mm-Objektiv zeigt Ihnen eine anständige Ansicht der Mondoberfläche oder sogar von Jupiter und Saturn, während der 2,4-m-Spiegel des Hubble-Weltraumteleskops atemberaubende Bilder von Nebeln und Galaxien liefert. Das neu gestartete James-Webb-Weltraumteleskop hat einen Spiegeldurchmesser von 6,5 m, und der Hauptspiegel des kommenden erdgestützten Extremely Large Telescope hat einen Durchmesser von 39 m.
Hubble, James Webb und das ELT sind allesamt fantastische Ingenieursleistungen, und doch sind ihre Spiegel nichts im Vergleich zum Event Horizon Telescope. Durch die Verbindung von 11 Teleskopen auf der ganzen Welt kann das EHT effektiv ein Teleskop mit einem Spiegel von der Größe der Erde schaffen.
Dieses virtuelle Teleskop ist unglaublich leistungsfähig. Es ist, als würde man in München in einem Biergarten sitzen und in New York die Bläschen in einem Bierglas sehen.
„Während sich die Erde dreht, beobachten alle Teleskope mehrere Stunden lang dasselbe astronomische Objekt“, erklärte Thomas P. Krichbaum auf der Pressekonferenz am Hauptsitz der Europäischen Südsternwarte bei München. „Bei jedem Teleskop werden die Daten auf Festplatten aufgezeichnet und sind exakt von präzisen Atomuhren zeitmarkiert. Nach den Beobachtungen werden die Daten an Verarbeitungszentren gesendet, wo sie in Supercomputern kombiniert werden.
„Nach einigen recht aufwendigen Datenanalyseschritten ergibt sich daraus das hochaufgelöste Bild der Radioquelle.“
Warum hat es nach dem Bild von M87* so lange gedauert?
Alle Beobachtungen für beide Bilder von Schwarzen Löchern wurden im Jahr 2017 durchgeführt, daher scheint es bizarr, dass es bis zu fünf Jahre dauern sollte, bis die Öffentlichkeit die Bilder sehen kann.
Denn die Beobachtung durch das EHT ist nicht wie der Blick durch ein Spiegelteleskop in Ihrem Garten. Was Sie zurückbekommen, sind Unmengen von Daten, die analysiert und verarbeitet werden müssen, bevor sie zu einem Bild werden.
Das Bild von Sgr A* war noch schwieriger zu produzieren als das von M87*. „Das Gas in der Nähe der Schwarzen Löcher bewegt sich mit der gleichen Geschwindigkeit – fast so schnell wie Licht – um Sgr A* und M87* herum“, sagte Chi-kwan Chan, EHT-Wissenschaftler an der University of Arizona, USA.
„Aber wo Gas Tage bis Wochen braucht, um die größere M87* zu umkreisen, vollendet es in der viel kleineren Sgr A* eine Umlaufbahn in nur wenigen Minuten. Das bedeutet, dass sich die Helligkeit und das Muster des Gases um Sgr A* während der EHT-Kollaboration schnell änderten beobachtete es – ein bisschen wie der Versuch, ein scharfes Bild von einem Welpen zu machen, der schnell seinem Schwanz nachjagt.“
Was sagt uns dieses Bild über die Wissenschaft der Schwarzen Löcher?
„Wir waren verblüfft, wie gut die Größe des Rings mit Vorhersagen aus Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie übereinstimmte“, sagte EHT-Projektwissenschaftler Geoffrey Bower vom Institut für Astronomie und Astrophysik, Academia Sinica, Taipeh. „Diese beispiellosen Beobachtungen haben unsere verstehen, was genau im Zentrum unserer Galaxis passiert, und bieten neue Erkenntnisse darüber, wie diese riesigen Schwarzen Löcher mit ihrer Umgebung interagieren."
Schwarze Löcher stellen die Extreme dessen dar, was die Allgemeine Relativitätstheorie beschreiben kann, und in Zukunft wird das EHT sie nach dem Punkt durchsuchen, an dem die Theorie zusammenbricht.
Warum heißt es Sgr A*?
Als es zum ersten Mal entdeckt wurde, wussten die Astronomen nicht, was das mysteriöse Funksignal im Zentrum unserer Galaxie erzeugte. Aufgrund ihrer Lage im Sternbild Schütze erhielt die Funkquelle den Namen Sagittarius A.
Spätere Beobachtungen zeigten, dass Schütze A tatsächlich aus drei Komponenten besteht, von denen die bemerkenswerteste das helle, kompakte Objekt in der Mitte ist. Robert Brown, der dieses spezielle Objekt 1974 mit Bruce Balick entdeckte, nannte es Sagittarius A*, um es von Sagittarius A als Ganzes zu unterscheiden.
Brown soll den Namen gewählt haben, weil die Entdeckung aufregend war, und das Symbol „*“ ist eine existierende Bezeichnung in der Physik, um ein Atom in einem „aufgeregten“ Zustand darzustellen.
Wie sieht die Zukunft des EHT aus?
EHT wird derzeit erheblichen technischen Upgrades unterzogen. Beobachtungen im März 2022 umfassten mehr Radioteleskope als je zuvor, und zukünftige Veröffentlichungen könnten sogar Filme von Schwarzen Löchern enthalten.
Warum gibt es im Zentrum der Milchstraße ein supermassereiches Schwarzes Loch – und sollten wir uns Sorgen machen?
Fast jede bekannte große Galaxie hat ein supermassereiches Schwarzes Loch in ihrem Zentrum – es ist jedoch noch nicht bekannt, ob sich Galaxien um einen Samen eines Schwarzen Lochs gebildet haben oder ob das Zentrum der Galaxien zu Schwarzen Löchern kollabiert ist. Die Existenz von supermassereichen Schwarzen Löchern ist immer noch ein Rätsel:Wie sind sie selbst im frühen Universum zu einer so enormen Größe gewachsen?
So oder so, keine Sorge:Wir werden in absehbarer Zeit nicht in Sgr A* hineingezogen. Schwarze Löcher „fressen“ keine Materie an sich – sie haben nur viel Masse, daher ist ihre Anziehungskraft besonders stark. Wir würden genauso um das Zentrum unserer Galaxie kreisen, wenn das Schwarze Loch durch irgendein anderes Objekt mit der gleichen Masse ersetzt würde.
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