Dies ist dies erste Foto eines schwarzen Lochs.

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Im April 2017 benutzten Wissenschaftler ein globales Netzwerk von Teleskopen, um das erste Bild eines Schwarzen Lochs zu sehen und einzufangen, so eine Ankündigung von Forschern der National Science Foundation am Mittwochmorgen. Sie nahmen ein Bild des supermassiven Schwarzen Lochs und seines Schattens im Zentrum einer Galaxie namens M87 auf.

Dies ist der erste direkte visuelle Beweis dafür, dass es schwarze Löcher gibt, sagten die Forscher. Im Bild wird ein zentraler dunkler Bereich von einem Lichtring umschlossen, der auf der einen Seite heller wirkt.

Die massive Galaxie, genannt Messier 87 oder M87, liegt in der Nähe des Virgo-Galaxienhaufens 55 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. Das supermassive Schwarze Loch hat eine Masse, die 6,5 Milliarden Mal größer ist als die unserer Sonne. Zum Vergleich: Das ist größer als die Umlaufbahn des Neptuns, die 200 Jahre dauert, um eine Umlaufbahn um die Sonne zu machen.

“Wir haben gesehen, was wir für unsichtbar hielten”, sagte Sheperd Doeleman, Direktor der Event Horizon Telescope Collaboration. “Wir haben ein Bild von einem schwarzen Loch gesehen und gemacht.”

Die Event Horizon Telescope Collaboration, genannt EHT, ist ein globales Netzwerk von Teleskopen, die das erste Foto eines schwarzen Lochs aufgenommen haben. Mehr als 200 Forscher waren an dem Projekt beteiligt. Sie arbeiten seit mehr als einem Jahrzehnt daran, dies zu erfassen. Das Projekt trägt den Namen des Ereignishorizonts, der vorgeschlagenen Begrenzung um ein Schwarzes Loch, das den Punkt ohne Rückkehr darstellt, an dem kein Licht oder Strahlung entweichen kann.

Bei ihrem Versuch, ein Bild eines Schwarzen Lochs aufzunehmen, kombinierten die Wissenschaftler die Leistung von acht Radioteleskopen auf der ganzen Welt mit Hilfe der Very-Long-Baseline-Interferometrie, so das Europäische Südobservatorium, das Teil der EHT ist. Dadurch entsteht ein virtuelles Teleskop in der Größe der Erde selbst.

Zu den Teleskopen, die an der Erstellung der globalen Anordnung beteiligt waren, gehörten ALMA, APEX, das 30-Meter-Teleskop IRAM, das James Clerk Maxwell-Teleskop, das Großmillimeter-Teleskop Alfonso Serrano, das Submillimeter-Array, das Submillimeter-Teleskop und das Südpol-Teleskop.

“Die Beobachtungen waren ein koordinierter Tanz, bei dem wir gleichzeitig unsere Teleskope in einer sorgfältig geplanten Reihenfolge zeigten”, sagte Daniel Marrone, außerordentlicher Professor für Astronomie an der University of Arizona. “Um sicherzustellen, dass diese Beobachtungen wirklich simultan waren, so dass wir die gleiche Wellenfront des Lichts sehen konnten, wie es auf jedem Teleskop landete, verwendeten wir an jedem der Teleskope extrem präzise Atomuhren.”

Das Teleskop-Array sammelte in zwei Wochen 5.000 Billionen Bytes an Daten, die durch Supercomputer verarbeitet wurden, damit die Wissenschaftler die Bilder abrufen konnten.

Details der Beobachtung wurden in einer Reihe von sechs Forschungsarbeiten veröffentlicht, die in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht wurden.

Was sind Schwarze Löcher?

Schwarze Löcher bestehen laut NASA aus riesigen Mengen an Materie, die in einen kleinen Bereich gepresst werden, wodurch ein massives Gravitationsfeld entsteht, das alles um sich herum einbezieht, einschließlich Licht. Sie haben auch eine Möglichkeit, das Material um sie herum zu überhitzen und die Raumzeit zu verzerren.

Das Material sammelt sich um schwarze Löcher herum, wird auf Milliarden von Kilometern erhitzt.
Grad und erreicht fast die Lichtgeschwindigkeit. Das Licht biegt sich um die Schwerkraft des schwarzen Lochs, wodurch der im Bild zu sehende Photonenring entsteht.
Die zur Aufnahme des Fotos verwendeten bildgebenden Verfahren zeigen, dass das supermassive Schwarze Loch eine ringförmige Struktur und einen Schatten aufweist, der durch einen dunklen zentralen Bereich dargestellt wird.

“Wenn wir in eine helle Region eintauchen, wie eine Scheibe aus glühendem Gas, erwarten wir, dass ein schwarzes Loch eine dunkle Region ähnlich einem Schatten erzeugt – etwas, das durch Einsteins allgemeine Relativitätstheorie vorhergesagt wird, die wir noch nie zuvor gesehen haben”, sagte Heino Falcke, Vorsitzender des EHT Science Council. “Dieser Schatten, verursacht durch die Gravitationsbiegung und die Aufnahme von Licht durch den Ereignishorizont, enthüllt viel über die Natur dieser faszinierenden Objekte und ermöglichte es uns, die enorme Masse des schwarzen Lochs von M87 zu messen.”

Die visuelle Bestätigung von Schwarzen Löchern dient als Bestätigung von Albert Einsteins Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie. In der Theorie sagte Einstein voraus, dass dichte, kompakte Raumregionen eine so intensive Schwerkraft haben würden, dass ihnen nichts entgehen konnte. Wenn jedoch erwärmte Materialien in Form von Plasma das Schwarze Loch umgeben und Licht emittieren, könnte der Ereignishorizont sichtbar sein.
“Sobald wir sicher waren, dass wir den Schatten abgebildet hatten, konnten wir unsere Beobachtungen mit umfangreichen Computermodellen vergleichen, die die Physik des verzerrten Raums, der überhitzten Materie und der starken Magnetfelder beinhalten. Viele der Merkmale des beobachteten Bildes stimmen überraschend gut mit unserem theoretischen Verständnis überein”, sagte Paul T.P. Ho, EHT-Vorstandsmitglied und Direktor des East Asian Observatory. “Das stimmt uns zuversichtlich für die Interpretation unserer Beobachtungen, einschließlich unserer Schätzung der Masse des Schwarzen Lochs.”

Das schwarze Loch von M87 hat eine enorme Masse, was den Forschern Grund zu der Annahme gab, dass es das größte sichtbare schwarze Loch der Erde sein könnte. Im Vergleich zu anderen Objekten sind supermassive schwarze Löcher eigentlich klein.

Deshalb konnten sie vorher nicht beobachtet werden. Die Schwarzlochgröße steht in direktem Zusammenhang mit der Masse. Je größer das schwarze Loch, desto größer der Schatten. Und schwarze Löcher mögen unsichtbar erscheinen, aber die Art und Weise, wie sie mit dem Material um sie herum interagieren, ist das Giveaway, sagten die Forscher.

“Schwarze Löcher wecken seit Jahrzehnten die Phantasie”, sagte der Direktor der National Science Foundation France Córdova. “Sie haben exotische Eigenschaften und sind für uns geheimnisvoll. Doch mit weiteren Beobachtungen wie dieser geben sie ihre Geheimnisse preis. Deshalb gibt es NSF. Wir ermöglichen es Wissenschaftlern und Ingenieuren, das Unbekannte zu erhellen, die subtile und komplexe Majestät unseres Universums zu enthüllen.”

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