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Kosmische Entdeckung : Das erste Bild eines Schwarzen Lochs

Das Schwarze Loch befindet sich im Zentrum der Galaxie Messier 87 Bild: Event Horizon Telescope/dpa

Dem Event Horizon Telescope ist die erste Aufnahme des „Schattens“ eines Schwarzen Lochs gelungen. Das abgebildete Objekt im Zentrum der Galaxie M87 entspricht in verblüffendem Maß den Erwartungen.

          2 Min.

          Das „Event Horizon Telescope” (EHT) hat das erste Bild des „Schattens” eines Schwarzen Lochs präsentiert: es zeigt das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der elliptischen Galaxie M87, die sich in einer Entfernung von rund 54 Millionen Lichtjahren im Virgo-Galaxienhaufen befindet. Auf dem Bild, das im spektralen Radiobereich bei einer Wellenlänge von 1,3 Millimetern von acht Observatorien in Nord- und Südamerika, Europa und der Antarktis aufgenommen wurde, ist um den dunklen „Schatten“ herum eine ringförmige Struktur zu sehen, die im Süden heller erscheint als im Norden, und in verblüffendem Maß den theoretischen Erwartungen entspricht. Der Vergleich der Beobachtung mit Modellen legt nahe, dass das Schwarze Loch von der Erde aus gesehen im Uhrzeigersinn rotiert und eine Masse von rund 6,5 Milliarden Sonnenmassen besitzt.

          Sibylle Anderl

          Redakteurin im Feuilleton.

          Die vom EHT aufgenommene Strahlung stammt von Elektronen, die sich im heißen Plasma um das Schwarze Loch bewegen und Synchrotronstrahlung, insbesondere bei Wellenlängen vom Radiobereich bis ins ferne Infrarot, aussenden. Um das Bild des EHT zu verstehen, muss man sich vor Augen führen, dass sich das Licht in der Nähe eines Schwarzen Lochs auf gekrümmten Bahnen bewegt. Bei einem gewissen Abstand vom Schwarzen Loch ist die Krümmung der Lichtpfade so groß, dass sich das Licht auf einer geschlossenen Sphäre bewegt. Dieser Abstand wird als „Photoneneinfangradius“ bezeichnet und ist im einfachsten Fall eines nicht-rotierenden und ungeladenen Schwarzen Lochs etwa fünfmal so groß wie der Ereignishorizont. Innerhalb dieses Radius sieht ein entfernter Beobachter Dunkelheit.

          Acht Observatorien an sechst verschiedenen Standorten in Nord- und Südamerika, Europa und der Antarktis bilden das EHT, das seit 2017 noch zusätzliche Teleskope, wie das Noema-Observatorium, aufgenommen hat.

          Die Projektion dieses dunklen Bereiches wird als „Schatten“ bezeichnet, wobei die Projektion selbst wiederum dem Einfluss des Schwarzen Lochs unterworfen ist, das gemäß der Relativitätstheorie wie eine optische Linse fungiert. Genauso wird die Strahlung des Gases der Akkretionsscheibe – des in das Schwarze Loch hinein strudelnden Gases – vom Gravitationsfeld beeinflusst. So ist Gas, das sich hinter dem Schwarzen Loch befindet, oberhalb und unterhalb des Schattens sichtbar, ähnlich wie man es animiert im Film „Interstellar“ sehen konnte. Bei rotierenden Schwarzen Löchern wie dem in M87 hat der Schatten eine kompliziertere Struktur und ist nicht länger kreisförmig, sondern erinnert eher an „D“.

          Die angewandte Beobachtungstechnik wird „Interferometrie mit langen Basislängen“ genannt und zählt zu den kompliziertesten der Astronomie. Die Bearbeitung der Daten hat seit ihrer Aufnahme zwei Jahre in Anspruch genommen. In Europa waren an der Entdeckung unter anderem das Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, die Goethe-Universität Frankfurt, das Institut für Radioastronomie im Millimeterbereich (Iram) und die Radboud Universität Nijmegen beteiligt.

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