Astronomen nehmen erstes Bild eines Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße auf

Astronomen haben das erste Bild des supermassiven Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße enthüllt. Es wurde vermutet, dass es im Zentrum der Galaxie ein Schwarzes Loch gibt, aber dieses Foto liefert einen überwältigenden Beweis dafür, dass dies der Fall ist.

Das Foto wurde während einer Pressekonferenz der United States Science Foundation in Washington, DC, mit der Event Horizon Telescope Collaboration enthüllt. Das Bild wurde von einem globalen Forschungsteam namens Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration erstellt, das Beobachtungen aus einem weltweiten Netzwerk von Radioteleskopen verwendet.

Die National Science Foundation (NSF) sagt, dass dies ein lang erwarteter Blick auf das massive Objekt im Zentrum der Milchstraße ist, der Galaxie, in der sich das Sonnensystem der Erde befindet. Die NSF sagt, dass Wissenschaftler zuvor Sterne gesehen hatten, die etwas Massives, Kompaktes, aber Unsichtbares im Zentrum der Galaxie umkreisten, was stark auf ein Schwarzes Loch hindeutete.

Dieses Foto ist der erste direkte sichtbare Beweis dafür, dass das als Sagittarius A* (Sgr A*) bekannte Objekt tatsächlich ein supermassereiches Schwarzes Loch ist.

Wie bei einem früheren Foto von Schwarzen Löchern – das ebenfalls 2019 mit EHT aufgenommen wurde – zeigt das Foto das Schwarze Loch selbst nicht wirklich, da es vollständig dunkel ist. Schwarze Löcher absorbieren alles Licht, aber das leuchtende Gas um das Loch herum enthüllt eine verräterische Signatur des Objekts: eine dunkle zentrale Region (die laut NSF als „Schatten“ bezeichnet wird), umgeben von einer hellen ringförmigen Struktur. Die Schwerkraft dieses Lochs wird auf vier Millionen Mal massiver als die der Sonne geschätzt.

„Wir waren verblüfft, wie gut die Größe des Rings mit Vorhersagen aus Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie übereinstimmte“, sagt EHT-Projektwissenschaftler Geoffrey Bower vom Institut für Astronomie und Astrophysik der Academia Sinica, Taipei.

„Diese beispiellosen Beobachtungen haben unser Verständnis dessen, was im Zentrum unserer Galaxie passiert, erheblich verbessert und bieten neue Erkenntnisse darüber, wie diese riesigen Schwarzen Löcher mit ihrer Umgebung interagieren.“

Wie das Foto aufgenommen wurde

Das Schwarze Loch ist etwa 27.000 Lichtjahre von der Erde entfernt, und um es abzubilden, haben Wissenschaftler das EHT geschaffen, das acht bestehende Radioobservatorien auf dem ganzen Planeten zu einem einzigen „erdgroßen“ virtuellen Teleskop verbindet, erklärt die NSF. Das EHT wurde beauftragt, Sgr A* über mehrere Nächte hinweg zu beobachten und stundenlang gleichzeitige Daten zu sammeln, was laut NSF im Prinzip der Verwendung einer Langzeitbelichtung mit einer Standardkamera ähnelt.

Die Aufnahme dieses Fotos wurde als wesentlich schwieriger angesehen als das, das 2019 vom Schwarzen Loch M87* aufgenommen wurde, obwohl Sgr A* viel näher ist.

„Das Gas in der Nähe der Schwarzen Löcher bewegt sich mit der gleichen Geschwindigkeit – fast so schnell wie Licht – um Sgr A* und M87* herum“, sagt EHT-Wissenschaftler Chi-kwan („CK“) Chan vom Steward Observatory and Department of Astronomy und dem Data Science Institute der University of Arizona, USA, erklärt.

„Aber wo Gas Tage bis Wochen braucht, um die größere M87* zu umkreisen, absolviert es in der viel kleineren Sgr A* eine Umlaufbahn in nur wenigen Minuten. Das bedeutet, dass sich die Helligkeit und das Muster des Gases um Sgr A* schnell veränderten, als die EHT-Kollaboration es beobachtete – ein bisschen wie der Versuch, ein klares Bild von einem Welpen zu machen, der schnell seinem Schwanz nachjagt.“

Die NSF sagt, dass die Forscher neue Werkzeuge entwickeln mussten, um diese Gasbewegung zu erklären, während M87* viel einfacher war, weil es stabiler war und alle aufgenommenen Bilder fast gleich aussahen. Im Gegensatz dazu ist das Bild des Schwarzen Lochs Sgr A* ein Durchschnitt der verschiedenen Bilder, die das Team extrahiert hat.

„Jetzt können wir die Unterschiede zwischen diesen beiden supermassiven Schwarzen Löchern untersuchen, um wertvolle neue Hinweise darauf zu gewinnen, wie dieser wichtige Prozess funktioniert“, sagt EHT-Wissenschaftler Keiichi Asada vom Institut für Astronomie und Astrophysik der Academia Sinica, Taipeh.

„Wir haben Bilder von zwei Schwarzen Löchern – eines am großen Ende und eines am kleinen Ende von supermassereichen Schwarzen Löchern im Universum –, sodass wir beim Testen, wie sich die Schwerkraft in diesen extremen Umgebungen verhält, viel weiter gehen können als je zuvor.“

Die vollständigen Ergebnisse des EHT-Teams werden in veröffentlicht eine Sonderausgabe von Die Briefe des astrophysikalischen Journals heute.

Bildnachweis: Event Horizon Telescope-Zusammenarbeit