{"id":838282,"date":"2019-04-11T13:25:51","date_gmt":"2019-04-11T12:25:51","guid":{"rendered":"https:\/\/www.pressenza.com\/?p=838282"},"modified":"2019-04-11T13:25:51","modified_gmt":"2019-04-11T12:25:51","slug":"das-erste-bild-eines-schwarzen-lochs","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.pressenza.com\/de\/2019\/04\/das-erste-bild-eines-schwarzen-lochs\/","title":{"rendered":"Das erste Bild eines schwarzen Lochs"},"content":{"rendered":"
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Schwarze L\u00f6cher verschlucken alles Licht und sind daher unsichtbar. Was plausibel klingt, ist in der Praxis zum Gl\u00fcck f\u00fcr die Astronomen doch ein wenig anders. Denn schwarze L\u00f6cher sind von leuchtenden Gasscheiben umgeben und heben sich daher vom dunklen Hintergrund ab, \u00e4hnlich wie eine schwarze Katze auf einem wei\u00dfen Sofa. Und so ist es mit dem Event Horizon Telescope jetzt erstmals gelungen, ein schwarzes Loch zu fotografieren.<\/b><\/p>\n

Dabei nahm dieses weltweite Netzwerk von acht bodengebundenen Radioteleskopen die rund 55 Millionen Lichtjahre entfernte Galaxie Messier 87 ins Visier. An der Beobachtung beteiligt sind auch Forschende des Max-Planck-Instituts f\u00fcr Radioastronomie und des Instituts f\u00fcr Radioastronomie im Millimeterbereich (IRAM).<\/p>\n

Im April 2017 verlinkten die Wissenschaftler zum ersten Mal acht Teleskope rund um den Globus und bildeten auf diese Weise ein virtuelles Teleskop, dessen \u00d6ffnung nahezu dem Durchmesser der Erde entsprach. Very-Long-Baseline-Interferometrie (VLBI) hei\u00dft diese Technik, in der die Signale der Einzelantennen gleichsam \u00fcberlagert werden. Diese Synchronisation geschieht mithilfe von hochpr\u00e4zisen Atomuhren auf die Nanosekunde genau. Dabei l\u00e4sst sich eine extreme Winkelaufl\u00f6sung von weniger als 20 Mikro-Bogensekunden erreichen; h\u00e4tten unsere Augen ein derartiges Leistungsverm\u00f6gen, k\u00f6nnten wir die einzelnen Molek\u00fcle in unserer Hand sehen.<\/p>\n

Zum Verbund dieses sogenannten Event Horizon Telescope (EHT) geh\u00f6rten unter anderem der 30-Meter-Spiegel von IRAM in Spanien sowie das APEX-Teleskop in Chile, an dem das Max-Planck-Institut f\u00fcr Radioastronomie beteiligt ist. Insgesamt haben die Teleskope allein bei den Beobachtungen im Jahr 2017 etwa vier Petabytes an Daten aufgenommen \u2013 eine solch gro\u00dfe Menge, dass der Transport auf dem Postweg tats\u00e4chlich schneller und effektiver ist, als das Senden der Daten per Internet. Die Messdaten wurden am Max-Planck-Institut f\u00fcr Radioastronomie in Bonn mittels eines Supercomputers, dem Korrelator, kalibriert und ausgewertet.<\/p>\n

„Die Ergebnisse geben uns zum ersten Mal einen klaren Blick auf ein supermassives schwarzes Loch und sie markieren einen wichtigen Meilenstein f\u00fcr unser Verst\u00e4ndnis der fundamentalen Prozesse, welche die Bildung und die Entwicklung von Galaxien im Universum bestimmen“, sagt Anton Zensus, Direktor am Bonner Max-Planck-Institut und Vorsitzender des EHT-Kollaborationsrats. Es sei bemerkenswert, dass in diesem Projekt astronomische Beobachtungen und theoretische Interpretation schneller als erwartet zum erhofften Resultat gef\u00fchrt h\u00e4tten.<\/p>\n

Nach den Worten von IRAM-Direktor Karl Schuster basiert der Erfolg auf einer „jahrzehntelangen europ\u00e4ischen Fachkompetenz“ in der Millimeterastronomie: „Schon in den 1990er-Jahren haben das Max-Planck-Institut in Bonn und unser Institut mit seinen beiden Observatorien technisch und wissenschaftlich gezeigt, dass wir mit hochaufl\u00f6senden Radiobeobachtungen eine einzigartige Methode besitzen, die unmittelbare Umgebung von supermassiven schwarzen L\u00f6chern zu analysieren.“ IRAM als eine von der Max-Planck-Gesellschaft mitfinanzierte Einrichtung nahm mit dem 30-Meter-Teleskop an der Kampagne aktiv teil. Dieses Teleskop spielte mit seinem in Europa gelegenen Standort und seiner au\u00dferordentlichen Empfindlichkeit eine entscheidende Rolle f\u00fcr den Erfolg der EHT-Beobachtung.<\/p>\n

Das Herz der supermassiven Galaxie M 87 besitzt zwei spezielle Eigenschaften, die es zu einem geeigneten Kandidaten f\u00fcr das Projekt machen: Es ist zum einen dank seiner ungew\u00f6hnlichen Gr\u00f6\u00dfe und zum anderen wegen seiner relativen N\u00e4he zur Erde gut zu sehen und damit ein perfektes Studienobjekt f\u00fcr Wissenschaftler, die mit dem weltumspannenden Teleskopverbund nun endlich ein Instrument besitzen, um ein solch exotisches Objekt direkt zu beobachten.<\/p>\n

Die Regionen um supermassive schwarze L\u00f6cher sind den extremsten Bedingungen ausgesetzt, die wir im Weltall kennen. Schwarze L\u00f6cher sind faszinierende kosmische Objekte, die eine unglaubliche Gesamtmasse innerhalb eines winzigen Raumbereichs umfassen. Ihre Masse und damit ihre Anziehungskraft sind so gro\u00df, dass selbst Licht ihnen nicht entkommen kann. Daher bleiben sie schwarz \u2013 und es ist unm\u00f6glich, sie direkt wahrzunehmen.<\/p>\n

Die einzige Chance, schwarze L\u00f6cher zu sehen, besteht darin, ihren „Schatten“ abzubilden. Dieser entsteht durch die extrem starke Beugung des Lichts \u2013 und zwar kurz bevor es unwiderruflich im schwarzen Loch verschwindet. Hochaufl\u00f6sende Radiobeobachtungen im Bereich von Millimeterwellen erlauben es den Astronomen, ungest\u00f6rt von dichten Staub- und Gaswolken bis an die R\u00e4nder von schwarzen L\u00f6chern vorzudringen.<\/p>\n

Das jetzt ver\u00f6ffentlichte Bild wurde bei 1,3 Millimeter Wellenl\u00e4nge gewonnen und zeigt klar eine ringf\u00f6rmige Struktur mit einer dunklen Zentralregion \u2013 eben den Schatten des schwarzen Lochs. Um dieses sehr massereiche und kompakte Objekt bewegt sich mit hohen Geschwindigkeiten ein hei\u00dfes Gasplasma. Die ringf\u00f6rmige Struktur auf dem Bild ist nichts anderes als die stark erhitzte Materie um das Massemonster, dessen Licht von ihm selbst wie durch eine Linse umgelenkt und verst\u00e4rkt wird. Nach einer rund 55 Millionen Lichtjahre langen Reise trifft es auf die Teleskope des EHT-Verbundes.<\/p>\n

Der Ursprungsort, M 87, ist eine elliptische Riesengalaxie nahe dem Zentrum des Virgo-Galaxienhaufens. Charles Messier trug im Jahr 1781 das Objekt unter der Nummer 87 in seinen Katalog ein. Die Galaxie ist auch als starke Radioquelle namens Virgo A bekannt und sehr aktiv. Aus ihrem Kern schie\u00dft ein mindestens 5000 Lichtjahre langer Jet \u2013 Materie, die in der Akkretionsscheibe des schwarzen Lochs im Zentrum beschleunigt wird und in Form eines stark geb\u00fcndelten Strahls senkrecht zu dieser Scheibe mit hoher Geschwindigkeit ausstr\u00f6mt.<\/p>\n

Der Schatten verr\u00e4t den Forschenden eine Menge \u00fcber die Natur der zentralen Maschinerie und erm\u00f6glicht es ihnen, die enorme Gesamtmasse des schwarzen Lochs von M 87 pr\u00e4zise zu bestimmen. Sie liegt bei 6,5 Milliarden Sonnenmassen. Dieser Wert deckt sich gut mit dem aus anderen Beobachtungen gewonnen.<\/p>\n

„\u00dcber viele Jahrzehnte konnten wir schwarze L\u00f6cher nur indirekt nachweisen“, sagt Michael Kramer, Direktor am Max-Planck-Institut f\u00fcr Radioastronomie. Dann haben Detektoren vor ein paar Jahren zum ersten Mal Gravitationswellen gemessen und die Auswirkungen von schwarzen L\u00f6chern auf die Raumzeit bei deren Verschmelzung gleichsam h\u00f6rbar gemacht. „Nun k\u00f6nnen wir sie endlich auch sehen und haben die M\u00f6glichkeit, diese exotischen Objekte und deren extreme Raumzeitkr\u00fcmmung mit all ihrer Faszination auf einzigartige Weise zu untersuchen“, sagt der Wissenschaftler, einer der Hauptverantwortlichen von BlackHoleCam. Dieses Projekt ist Teil des EHT, dem rund 200 Forschende angeh\u00f6ren.<\/p>\n

Die Beobachtungen gehen weiter. Seit Ende 2018 ist auch NOEMA, das zweite IRAM-Observatorium in den franz\u00f6sischen Alpen, Teil des weltweiten Verbundes. Mit seinen zw\u00f6lf hochempfindlichen Antennen wird dieses Observatorium das leistungsf\u00e4higste des EHT auf der n\u00f6rdlichen Hemisph\u00e4re sein. „Dank NOEMA werden wir in einen neuen Empfindlichkeitsbereich vorsto\u00dfen und damit noch mehr faszinierende Erkenntnisse gewinnen“, sagt Karl Schuster.<\/p>\n

F\u00fcr Anton Zensus bedeutet der Erfolg eine Z\u00e4sur in der Astronomie. „In Zukunft werden sich Forscher weit \u00fcber unser Arbeitsgebiet hinaus klar an eine Zeit vor und nach dieser Entdeckung erinnern“, sagt der Max-Planck-Direktor. Seiner Meinung nach werden die Astronomen die galaktischen Zentren besser verstehen und ein vollst\u00e4ndiges Bild von Entstehung und Entwicklung aktiver Galaxien gewinnen. Zudem werde man die allgemeine Relativit\u00e4tstheorie auf Herz und Nieren testen k\u00f6nnen. „Denn schwarze L\u00f6cher sind ein ideales Labor f\u00fcr Messungen unter starker Schwerkraft.“ (HOR \/ NJ \/ ZA<\/a>)<\/i><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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