Erstes Bild von Schwarzem Loch

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Von dpa

Do, 11. April 2019

Panorama

Bisher gab es nur Illustrationen – jetzt haben Forscher mit acht Radioteleskopen zum ersten Mal die Schwärze abgelichtet.

BRÜSSEL/BONN (dpa). Es ist eine Premiere, die es in sich hat: Astronomen präsentierten am Mittwoch die erste Aufnahme eines Schwarzen Lochs. Zwei Jahre lang haben sie die Beobachtungen ausgewertet, für die sich acht Observatorien auf vier Kontinenten zum "Event Horizon Telescope" zusammengetan haben. Jetzt stellte das Team das Ergebnis vor: Einen leuchtenden Ring mit einem schwarzen Zentrum. Zuvor hatte es lediglich Illustrationen von Schwarzen Löchern gegeben.

Was haben die Forscher abgebildet?
Die Forscher haben das Zentrum der gigantischen Galaxie Messier 87 (M87) ins Visier genommen. Aus indirekten Beobachtungen wussten die Forscher bereits, dass in dessen Zentrum ein gewaltiges Schwarzes Loch sitzt, dass die milliardenfache Masse unserer Sonne hat. Mit dem Teleskopnetzwerk haben die Astronomen dieses Schwarze Loch nun erstmals direkt abgebildet.

Was ist ein Schwarzes Loch?
Schwarze Löcher sind eine der Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie, die Albert Einstein vor rund einem Jahrhundert aufgestellt hat. In ihnen ist die Masse von einigen bis mehreren Milliarden Sonnen auf einen Punkt komprimiert. Durch die immense Gravitation kann aus der direkten Umgebung nicht einmal Licht entkommen, daher der Name. Schwarze Löcher können entstehen, wenn ausgebrannte Riesensterne unter ihrem eigenen Gewicht zusammenstürzen. Die genaue Entstehung von supermassereichen Löchern wie in M87 ist noch nicht geklärt.

Warum leuchtet die

direkte Umgebung?

Das Schwarze Loch verleibt sich neue Materie ein. Diese Materie verschwindet aber nicht auf direktem Weg im Schlund des Schwerkraftmonsters. Stattdessen sammelt sie sich zunächst auf einer immer schneller rotierenden Scheibe – ähnlich wie Wasser in einem Strudel in den Abfluss der Badewanne fließt. In dieser "Akkretionsscheibe" wird die Materie durch gegenseitige Reibung Millionen Grad heiß und leuchtet dadurch hell auf. Am inneren Rand der Scheibe liegt der sogenannte Ereignishorizont, auf Englisch "event horizon", der dem Projekt seinen Namen gab. Er ist der letzte Ort an einem Schwarzen Loch, von dem aus noch Licht entkommen kann.

Warum ist das

so schwer abzulichten?

Schwarze Löcher besitzen zwar unvorstellbar viel Masse, sind dabei aber sehr klein. Ein Schwarzes Loch mit der Masse unserer Erde wäre beispielsweise nur so groß wie eine Kirsche. Zudem sind die Schwarzen Löcher sehr weit weg: M87 ist 55 Millionen Lichtjahre entfernt. Ein Lichtjahr ist die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt. Es lässt sich kein Teleskop bauen, das in dieser Entfernung noch Details des Ereignishorizonts erkennen kann.

Wie haben die Forscher
es dennoch geschafft?

Für das Event Horizon Telescope haben die Wissenschaftler acht Radioteleskop-Observatorien auf vier Kontinenten miteinander kombiniert. Die Teleskope haben alle zur selben Zeit M87 beobachtet und dabei die Zeit einer Atomuhr aufgezeichnet. Die Beobachtungsdaten wurden mit Hilfe des extrem genauen Zeitsignals verknüpft. Dadurch ergibt sich rechnerisch ein Bild, wie es von einem Riesenteleskop mit dem Durchmesser des gesamten Teleskopnetzwerks aufgenommen worden wäre – das Event Horizon Telescope. Dieses virtuelle Teleskop hat einen Durchmesser von rund 8000 Kilometern, fast so groß wie die Erde. Es erreicht eine Detailschärfe, mit der sich umgerechnet noch von Berlin aus eine Zeitung in New York lesen lassen würde.

Was lernen die Astronomen aus dem
ersten Bild eines Schwarzen Lochs?

Die Aufnahme entspricht der Erwartung und zeigt damit, dass die Allgemeine Relativitätstheorie selbst unter diesen extremen Bedingungen Bestand hat, erläuterte Luciano Rezzolla von der Goethe-Universität Frankfurt. Ganz konkret ließ sich auch die Masse des Schwarzen Lochs in M87 bestimmen: Es besitzt demnach 6,5 Milliarden Mal die Masse unserer Sonne. Das war vorher nicht abschließend geklärt.

Was bringen den Astronomen

diese Beobachtungen?

Zum einen erlauben sie weitere Tests der Relativitätstheorie unter den extremsten Gravitationsbedingungen, die es im Universum gibt. Zum anderen sind auch viele Fragen zu den Schwarzen Löchern noch nicht geklärt, etwa wie die Materie genau in den Schlund strudelt. Oder warum bei manchen Schwarzen Löchern ein Teil dieser Materie vor Erreichen des Ereignishorizonts in einem scharf gebündelten Strahl wieder hinausgeschleudert wird.