Ein Ereignishorizont ist der Punkt ohne Wiederkehr, eine kugelförmige Region, die den klaffenden Schlund eines Schwarzen Lochs umgibt, hinter der nichts, nicht einmal Licht, entweichen kann. Wir haben keine Ahnung, welche Geheimnisse darin liegen, aber wir wissen, dass unser Universum plötzlich an dieser schrecklichen Grenze ins Unbekannte endet.
Jetzt, nach zwei Jahrzehnten internationaler Zusammenarbeit, haben einige der leistungsstärksten Radioteleskope der Welt ein Bild des Ereignishorizonts eines supermassiven Schwarzen Lochs aufgenommen. Auf diese Weise haben sie bewiesen, dass die Vorhersagen, die sich aus Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie ergeben, auch in einer möglichst extremen kosmischen Umgebung gültig sind.
Das Schwarze Loch im Bild lauert im Zentrum der massiven elliptischen Galaxie Messier 87 (M87) im Sternbild Jungfrau, etwa 55 Millionen Lichtjahre entfernt. Die Veröffentlichung des Bildes wurde auf der ganzen Welt mit Spannung erwartet und in mehreren Studien veröffentlicht, die in der Zeitschrift Astrophysical Journal Letters veröffentlicht wurden .
Supermassive Schwarze Löcher bestimmen die Entwicklung der Galaxien, in denen sie leben. Ein direkter Blick auf den Ereignishorizont dieses Menschen könnte ein neues Fenster für das Verständnis der Funktionsweise dieser Giganten öffnen. Und dieses monströse Objekt ist ein wahres Exemplar: Es hat eine satte Masse von 6,5 Milliarden Sonnen, die alle in einen Ereignishorizont mit einem Durchmesser von fast einem halben Lichttag gedrängt sind.
In den Ereignishorizont von M87
Trotz seiner unglaublichen Größe und Masse konnte kein einziges Teleskop auf dem Planeten sein Porträt aufnehmen. Es ist einfach zu weit weg, um es zu lösen. Um dies zu beheben, verwendeten Astronomen eine Methode, die als Interferometrie mit sehr langer Basislinie bekannt ist, um die kollektive Beobachtungsleistung von acht der leistungsstärksten Radioteleskope der Welt zu kombinieren. Das Event Horizon Telescope (EHT ) ist ein virtuelles Teleskop, das so breit wie unser Planet ist - und leistungsstark genug, um den ersten Blick auf eines der massereichsten Schwarzen Löcher zu erhaschen, die es gibt.
"Wir haben das erste Bild eines Schwarzen Lochs gemacht", sagte EHT-Projektleiter Sheperd S. Doeleman vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in einer Erklärung . "Dies ist eine außergewöhnliche wissenschaftliche Leistung, die von einem Team von mehr als 200 Forschern vollbracht wurde."
Obwohl Schwarze Löcher schwarz sind, sollte sich in der Nähe des Ereignishorizonts eine Materie befinden, die durch extreme Reibung in der relativistischen Umgebung Elektronen von Atomen reißt und ein kraftvolles Feuerwerk erzeugt. Aus diesem Grund zeigt das erste Bild des EHT einen dunklen Kreis, der von einem hellen Emissionsring umgeben ist. Diese Emissionen werden direkt außerhalb des Ereignishorizonts des Schwarzen Lochs erzeugt, wo die extrem heißen Gase, die es umkreisen, auf mehrere Milliarden Grad Kelvin erhitzt werden, wobei der Ereignishorizont selbst als silhouettierte dunkle Scheibe vor einem hellen Hintergrund erscheint - Merkmale, die bestätigen, was theoretisch ist Physiker sagten im Vorfeld bis heute voraus.
"Die Konfrontation der Theorie mit Beobachtungen ist für einen Theoretiker immer ein dramatischer Moment", sagte EHT-Vorstandsmitglied Luciano Rezzolla von der Goethe-Universität in einer ESO-Erklärung . "Es war eine Erleichterung und eine Quelle des Stolzes zu erkennen, dass die Beobachtungen so gut zu unseren Vorhersagen passten."
Dies ist möglicherweise das tiefgreifendste Ergebnis der Beobachtung der EHT. Alle theoretischen Vorhersagen für das, was die EHT sehen könnte, basieren auf dem Rahmen von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie, eine Theorie, die sich seit ihrer Formulierung vor mehr als 100 Jahren als robust erwiesen hat. Als die Physiker dieses erste Bild sahen, bemerkten sie, wie genau die Realität des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs mit den Vorhersagen der allgemeinen Relativitätstheorie übereinstimmt.
Eine neue Ära der Schwarzlochastronomie
Dieses erste Bild ist genau das, das erste.
Die EHT-Zusammenarbeit wird weiterhin M87 und ein zweites Ziel beobachten, das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie, ein 4-Millionen-Sonnenmassenobjekt namens Schütze A *.
Obwohl Schütze A * vergleichsweise nahe ist (nur 25.000 Lichtjahre entfernt, 2.000 Mal näher als M87), hat er andere Herausforderungen. Ein Problem besteht darin, dass die Emissionen von Schütze A *, da er kleiner ist, über kürzere Zeiträume variieren als das monströse Schwarze Loch von M87, was die Beobachtung erschwert. Da wir in die Scheibe unserer Galaxie eingebettet sind, die viel interstellaren Staub enthält, wird das Signal des EHT stärker gestreut, was die Auflösung schwieriger macht. Da der größte Teil des intergalaktischen Raums zwischen uns und M87 ziemlich leer ist, ist die Streuung weniger problematisch.
Wenn wir Schütze A * sehen werden, bleibt abzuwarten, aber jetzt, da die Technologie hinter dem EHT bewiesen wurde, wird unser Verständnis von supermassiven Schwarzen Löchern mit Sicherheit aufblühen.
Vollständige Offenlegung: Der Autor Ian O'Neill arbeitete mit der University of Waterloo an ihrer Pressemitteilung und einem Artikel, in dem Avery Broderick, Professor an der Waterloo und am Perimeter Institute, und Mitglied des EHT-Teams vorgestellt wurde. Über Brodericks Arbeit können Sie hier lesen .
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Das hochkarätige Bild des Schwarzen Lochs würde ohne die Arbeit einer MIT-Doktorandin namens Katie Bouman nicht existieren , die den Algorithmus entwickelt hat, der dies ermöglicht hat.
