Ei­ne Wel­tall­sen­sa­ti­on

For­schung As­tro­no­men auf der gan­zen Welt ha­ben ih­re Te­le­sko­pe ver­knüpft und das ers­te Fo­to ei­nes Schwar­zen Lochs ge­schos­sen. Ein Blick in den Schlund des Schwer­kraft­mons­ters

Wertinger Zeitung - - Panorama -

Bonn Es ist ei­ne Welt­sen­sa­ti­on, so­gar ei­ne Wel­tall­sen­sa­ti­on. Zwei Jah­re lang ha­ben For­scher aus acht über die gan­ze Er­de ver­teil­ten Ob­ser­va­to­ri­en ih­re Be­ob­ach­tun­gen aus­ge­wer­tet. Auf sechs zeit­glei­chen Pres­se­kon­fe­ren­zen stell­te das Team nun sein Er­geb­nis vor: ei­nen leuch­ten­den Ring mit ei­nem schwar­zen Zen­trum – das ers­te Fo­to ei­nes Schwar­zen Lochs.

Was ha­ben die As­tro­no­men be­ob­ach­tet?

Die For­scher ha­ben das Zen­trum der gi­gan­ti­schen Ga­la­xie Mes­sier 87 (M87) ins Vi­sier ge­nom­men. Aus an­de­ren, in­di­rek­ten Be­ob­ach­tun­gen wuss­ten sie be­reits, dass im Zen­trum von M87 ein ge­wal­ti­ges Schwar­zes Loch sitzt, dass die mil­li­ar­den­fa­che Mas­se un­se­rer Son­ne hat.

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 ein­mal Licht ent­kom­men. Schwar­ze Lö­cher kön­nen bei­spiels­wei­se ent­ste­hen, wenn aus­ge­brann­te Rie­sen­ster­ne un­ter ih­rem ei­ge­nen Ge­wicht zu­sam­men­stür­zen. Die ge­naue Ent­ste­hung von su­per­mas­se­rei­chen Lö­chern wie in M87 ist noch nicht ge­klärt.

Wie kön­nen die As­tro­no­men ein Bild da­von ma­chen?

Das Schwar­ze Loch selbst ist tat­säch­lich auch für die bes­ten Te­le­sko­pe un­sicht­bar. Es zeich­net sich je­doch vor der hell leuch­ten­den Um­ge­bung ab.

War­um leuchtet die 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 aus der Ba­de­wan­ne fließt. In die­ser so­ge­nann­ten Ak­kre­ti­ons­schei­be wird die Ma­te­rie durch Rei­bung Mil­lio­nen Grad heiß und leuchtet da­durch. Am in­ne­ren Rand der Schei­be liegt der so­ge­nann­te Er­eig­nis­ho­ri­zont. Er ist der letz­te Ort im Um­kreis ei­nes Schwar­zen Lochs, von dem aus noch Licht ent­kom­men kann.

War­um ist das 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. Im Nach­hin­ein wur­den die Be­ob­ach­tungs­da­ten mit­hil­fe des ex­trem ge­nau­en Zeit­si­gnals ver­knüpft. Da­durch er­gibt sich rech­ne­risch ein Bild, wie es von ei­nem Rie­sen­te­le­skop mit dem Durch­mes­ser des ge­nicht sam­ten 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 lie­ße.

Was ler­nen die As­tro­no­men aus dem Bild ei­nes Schwar­zen Lochs?

Die Auf­nah­me zeigt, dass Ein­steins Re­la­ti­vi­täts­theo­rie selbst un­ter ex­tre­men Be­din­gun­gen Be­stand hat. Ganz kon­kret ließ sich auch die Mas­se des Schwar­zen Lochs in M87 be­stim­men: Es be­sitzt dem­nach 6,5 Mil­li­ar­den Mal die Mas­se un­se­rer Son­ne.

Kann das Te­le­skop auch an­de­re Schwar­ze Lö­cher be­ob­ach­ten?

Ja, die For­scher ha­ben be­reits das su­per­mas­se­rei­che Schwar­ze Loch im Zen­trum un­se­rer ei­ge­nen Ga­la­xie, der Milch­stra­ße, aus­ge­späht. Es ist zwar rund 2000 Mal dich­ter als M87, aber auch et­wa 1500 Mal klei­ner und 1000 Mal un­ru­hi­ger als der Raum­zeit-Schlund im Her­zen von M87. Da­her ist die Aus­wer­tung deut­lich kom­pli­zier­ter.

Fo­to: Chris­toph Ma­lin, ESO, HO, dpa

Auf der Cha­j­nan­tor-Ho­ch­ebe­ne in der chi­le­ni­schen Ata­ca­ma-Wüs­te steht der Te­le­skop­ver­bund Ata­ca­ma Lar­ge Mil­li­me­ter Ar­ray, kurz AL­MA. Meh­re­re sol­cher Be­ob­ach­tungs­in­stru­men­te ha­ben zu­sam­men das Sen­sa­ti­ons­fo­to auf­ge­nom­men.

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