Unsere Galaxie ist riesig. Unsere Sonne ist nur ein Stern unter mehr als 200 Milliarden in der Milchstraße. Wir denken gerne, dass wir etwas Besonderes sind. Aber unsere Sonne befindet sich zusammen mit der Erde am Rande unserer Galaxie. Wir sind so weit vom Zentrum der Galaxie entfernt, dass es selbst mit Lichtgeschwindigkeit noch 26.000 Jahre dauern würde, um dorthin zu gelangen.
Aber das Zentrum der Galaxie ist ein geschäftiger Ort. Es gibt viel mehr Sterne in dieser Region im Vergleich zu unserem Platz in der Galaxie. Aber dort, genau in der Mitte, befindet sich auch ein riesiges Schwarzes Loch.
Nun wurde die Existenz von Schwarzen Löchern erstmals als Folge von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt. Die Schwerkraft solcher Objekte soll so stark sein, dass ihr nicht einmal Licht entkommen kann – daher der Name „Schwarzes Loch“. Diese Schlussfolgerung war so seltsam, dass Einstein selbst an ihrer tatsächlichen Existenz zweifelte.
Aber die Natur verlässt sich nicht auf wissenschaftliche Reputationen. Spätere Arbeiten zeigten, dass Sterne, die viel größer als unsere Sonne sind, tatsächlich in den seltsamen Zustand schwarzer Löcher geraten würden. Unsere Sonne wird niemals eine werden. Stattdessen wird es sein Leben als Weißer Zwerg beenden, ein seltsames Objekt, aber wesentlich weniger seltsam als ein Schwarzes Loch. Ich weiß nicht, ob wir wegen unserer Sonne glücklich oder traurig sein sollten.
Astronomen haben das erste Bild des supermassiven Schwarzen Lochs enthüllt, das sich im Zentrum unserer eigenen Milchstraße befindet. Dieses Ergebnis bietet neue Erkenntnisse darüber, wie riesige Schwarze Löcher mit ihrer Umgebung interagieren
Wie Sie sich vorstellen können, ist es schwierig, Schwarze Löcher zu finden. Aber sie können sich nicht vollständig verstecken. Wenn Material auf ein Schwarzes Loch fällt, bildet es normalerweise eine Scheibe. Das Material in der Scheibe wird auf unglaublich hohe Geschwindigkeiten beschleunigt, bevor es in den „Ereignishorizont“ fällt – den Ort ohne Wiederkehr. Nichts kann dem Ereignishorizont entkommen, aber die Scheibe um sie herum kann aufgrund von Reibung sehr heiß werden und ihre Anwesenheit verraten, indem sie Röntgenstrahlen oder andere Formen von Licht aussendet.
In unserer eigenen Galaxie haben Astronomen gelegentlich Sterne entdeckt, die unsichtbare Partner umkreisen. Cygnus X-1 zum Beispiel ist ein solches System, bei dem die Scheibe so heiß ist, dass sie Licht in Form von hochenergetischen Röntgenstrahlen aussendet. Wir sehen das Schwarze Loch nicht direkt, aber alle Anzeichen deuten darauf hin, dass es eines ist.
Diese Schwarzen Löcher sind der Endzustand von Sternen, die 20- bis 50-mal massereicher sind als unsere Sonne. Allerdings haben Astronomen auch Schwarze Löcher entdeckt, die millionen- oder sogar milliardenfach massereicher sind als unsere Sonne. Diese werden als supermassive Schwarze Löcher bezeichnet und befinden sich fast ausschließlich im Zentrum aller großen Galaxien. Ihre Entstehung ist noch immer ein Rätsel. Ein solches supermassereiches Schwarzes Loch wurde 2014 im Science-Fiction-Film Interstellar dargestellt.
Im Jahr 2019 nahmen Astronomen jedoch das Bild des Schattens des Ereignishorizonts eines supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum von M87 auf, einer 55 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie. Dies war das erste Mal, dass Menschen das Gebiet direkt um den Ereignishorizont herum gesehen hatten.
Nun wurde die Existenz von Schwarzen Löchern erstmals als Folge von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt. Die Schwerkraft solcher Objekte soll so stark sein, dass ihr nicht einmal Licht entkommen kann – daher der Name „Schwarzes Loch“. Diese Schlussfolgerung war so seltsam, dass Einstein selbst an ihrer tatsächlichen Existenz zweifelte.
Es hat eine unglaubliche Anstrengung gekostet. Astronomen kombinierten acht Teleskope auf vier Kontinenten, um dieses Bild zu erstellen. Tatsächlich verwandelten sie die gesamte Erde in ein Teleskop. Diese Kombination von Teleskopen wird als Event Horizon Telescope (EHT) bezeichnet.
Die Milchstraße hat auch ein supermassereiches Schwarzes Loch in ihrem Zentrum. Wir haben von seiner Existenz gewusst, da wir gesehen haben, wie seine Gravitation Sterne und Gaswolken um ihn herum beschleunigt hat. Tatsächlich wurde der Nobelpreis 2020 von Andrea Ghez und Reinhard Genzel für Beobachtungen geteilt, die die Existenz dieses supermassiven hinteren Lochs zeigten. Wir nennen dieses Schwarze Loch Sagittarius A*, abgekürzt zu Sgr A*, aber ausgesprochen Sagittarius A Star.
Aber wie sieht es aus? Können wir das Licht direkt neben seinem Ereignishorizont sehen?
Sie würden denken, dass die Abbildung unseres eigenen supermassiven Schwarzen Lochs einfacher wäre als dasjenige, das sich im Herzen von M87 befindet, 55 Millionen Lichtjahre entfernt. Das ist nicht der Fall. Erstens ist unser eigenes Sgr A* viel kleiner in der Masse. Es ist nur vier Millionen Mal so groß wie unsere Sonne. Im Vergleich dazu ist der in M87 1.500 Mal größer oder mehr als sechs Milliarden Mal so groß wie die Masse unserer Sonne.
Im Jahr 2019 nahmen Astronomen das Bild des Schattens des Ereignishorizonts eines supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum von M87 auf, einer 55 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie. Dies war das erste Mal, dass Menschen das Gebiet direkt um den Ereignishorizont herum gesehen hatten. Es hat eine unglaubliche Anstrengung gekostet.
Dies ist wichtig, da es dazu führt, dass sich Material schneller näher an den Ereignishorizont bewegt, was es schwierig macht, Bilder von den Teleskopen zu kombinieren, aus denen EHT besteht. Zweitens müssen wir, da wir uns in der Scheibe der Galaxie befinden, viel Material zwischen uns und Sgr A* durchschauen.
In der vergangenen Woche veröffentlichte das EHT-Team endlich das allererste Bild des Schattens des supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße. Es sieht aus wie ein Donut. Ich sollte klarstellen, dass dies kein sichtbares Licht ist. Stattdessen sehen Astronomen dies in Radiowellen.
Der zentrale Teil ist dunkel, weil jedes Licht in dieser Region in das Schwarze Loch fällt und einen Schatten oder eine Silhouette des Ereignishorizonts erzeugt. Die Größe dieser dunklen Region beträgt etwa 65 Millionen km im Durchmesser, vergleichbar mit der Umlaufbahn des Planeten Merkur in unserem Sonnensystem. Erstaunlicherweise passt die Größe des Donuts perfekt zu den Vorhersagen von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie.
Dies ist eine erstaunliche Bestätigung unserer Physik und früherer Beobachtungen. Die Natur ist nicht verpflichtet, unseren Gedanken zu folgen. Und doch sind wir hier.
Wenn Sie sich das nächste Mal etwas niedergeschlagen fühlen, vielleicht nachdem Sie die Weltnachrichten gelesen haben, denken Sie darüber nach: Winzige Wesen auf einem kleinen Planeten, die einen gewöhnlichen Stern am äußersten Rand der Milchstraße umkreisen, haben die Existenz eines mysteriösen supermassereichen Schwarzen bestätigt Loch im Zentrum unserer Galaxie.
Das Team der Erdlinge hinter dem EHT sollte Schlagzeilen in der ganzen Galaxis machen.
Der Autor ist Professor of Integrated Science & Humanities am Hampshire College in den USA. Er ist auch ein Astronom, der dem Five College Astronomy Department (FCAD) in Massachusetts angehört, und moderiert Shows auf dem YouTube-Kanal Kainaat Astronomy in Urdu
Veröffentlicht in Dawn, EOS, 22. Mai 2022