Schwarzes Loch: Astronomen haben neues Wissen

Bis April letzten Jahres war M87 eine gewöhnliche Galaxie im Sternbild Jungfrau. Dann machte ein Bild diese Galaxie fast über Nacht in der Welt berühmt. Es kann auch bei gesehen werden Titelbild von SPIEGEL.

Ein internationales Team von Astronomen hatte ein weltweites Netzwerk von acht großen Radioteleskopen im Zentrum von M87 betrieben und drang immer tiefer in seinen Kern ein. Sie hatten sich so stark vergrößert, als ob es von wäre Erde von einer Orange zu Mund fotografieren. Bei dieser beispiellosen Auflösung hatten sie ein Schwarzes Loch im Gravitationsschwerpunkt der Galaxie M87 gesehen. Anerkannt als dunkler Schatten, umgeben von einer lodernden Krone.

Jetzt wachsen die Forscher. In der aktuellen Ausgabe des „Astrophysical Magazine“ kündigen sie an: Das Schwarze Loch in der Mitte des M87 (M87 * genannt) leuchtet nicht nur, es leuchtet sogar. Eine funkelnde Sache in der Himmelsschale: Was für ein Spektakel!

Funke? Sie können es vorsichtiger betrachten

Thomas Krichbaum fühlt sich mit dem Begriff jedoch nicht sehr wohl. „Wir haben darüber gesprochen und uns dann entschlossen, in der Pressemitteilung über die Brillanz zu sprechen“, sagt der Radioastronom vom Max-Planck-Institut in Bonn. Krichbaum selbst, dieser Begriff ist zu ungenau und zu poetisch. Am liebsten drückt er die Ergebnisse seines umsichtigsten Forschungsteams aus: „Die maximale Helligkeit ist variabel.“

Wenn Sie es jedoch „Glitzer“ oder „variable maximale Helligkeit“ nennen, bedeuten beide im Grunde dasselbe: Die Forscher verglichen Daten aus verschiedenen Jahren und kamen zu dem Schluss, dass sich das Erscheinungsbild des Schwarzen Lochs ändert. Im Plasma-Wirbel um M87 * passiert etwas.

Dies ist eine Erkenntnis von Bedeutung. Weil Physiker bei der Bewertung des berühmten Bildes des brennenden Rings M87 * immer noch vor einem Problem stehen: Sie wissen nicht genau, was sie tatsächlich auf diesem Bild sehen.

Erhitztes heißes Plasma

Es ist wahr, dass der kreisförmige Schatten des Schwarzen Lochs deutlich darüber sichtbar ist. Aus seiner Größe kann berechnet werden, dass es im Herzen der Galaxie M87 eine Gravitationsbahn geben muss, die die Gravitationskraft von 6,5 Milliarden Sonnen kombiniert. Aber was ist der leuchtende Ring, der um diesen Schatten lodert?

Es hat mit den Phänomenen der Sammelscheibe und des Flugzeugs zu tun. Denn wie für die meisten Schwarze Löcher Eine glänzende heiße Plasmascheibe dreht sich um M87 *, und zwei Materieebenen emittieren senkrecht dazu in den Raum. Aber das Bild ist zu verschwommen, um mehr zu enthüllen. Bisher konnten die Forscher nicht einmal den Ort der Sammelscheibe identifizieren, sie wissen nicht, wie dick sie ist und in welchem Winkel die Flugzeuge ihre Nutzlast in den Weltraum fallen lassen.

Die Forscher wünschen sich bessere und genauere Daten. Und natürlich hoffen sie, dass das Event Horizon Telescope (EHT), wie sie ihr weltweites Netzwerk von Radioteleskopen getauft haben, sie liefern wird. Nach der ersten erfolgreichen Messkampagne im Jahr 2017, aus der das im letzten Jahr vorgestellte Ringfoto hervorging, waren die Beobachtungen jedoch sehr enttäuschend: 2018 spielte das Wetter nicht zusammen; im folgenden Jahr gab es technische Probleme; Immerhin wurden in diesem Jahr die meisten Teleskope wegen der Kronenpandemie abgeschaltet.

Interessante Ergebnisse im Archiv

Den Forschern blieb nur noch die Verwendung früherer Messungen. Sie durchsuchten ihre Archive, um festzustellen, ob dort noch etwas Interessantes zu finden war. Da die EHT-Zusammenarbeit bereits vor 2017 mit den Messungen begonnen hatte, waren zu diesem Zeitpunkt nur weniger Teleskope beteiligt. Im Jahr 2009 wurden nur drei US-amerikanische Instrumente in produziert Hawaii und Arizona mit später dem deutschen Teleskop APEX in Chile zündete.

Zu dieser Zeit erhielten die Forscher Signale von M87 *, aber die Messergebnisse waren zu schwach, um sie zu einem Bild zu kombinieren. Im Nachhinein sieht es jedoch anders aus: Da Astronomen nun die ungefähre Form des beobachteten Objekts kennen, konnten sie ihre Software darauf trainieren und so, wenn auch auf ziemlich elegante Weise, Bilder daraus extrahieren Daten archivieren.

Das Ergebnis ist für die Forscher zufriedenstellend: Die Daten der vergangenen Jahre stimmen mit einer Interpretation als Ringstruktur überein, deren Größe sich nicht ändert. Das EHT-Team sieht dies als Bestätigung dafür, dass sie ein echtes Objekt in den Augen haben. Die Intensität, mit der dieses Objekt Radiowellen aussendet, variiert jedoch: In einem Jahr leuchtet der Ring unten links heller, der andere oben oder rechts. Mit anderen Worten, das Schwarze Loch ist gasförmig, wie in der Pressemitteilung angegeben.

Neue Erkenntnisse im Jahr 2021?

Diese Himmelsschwingung passt perfekt in die Figur: Ein supermassereiches Schwarzes Loch der Masse M87 * hat einen Radius von etwa 20 Milliarden Kilometern und damit ungefähr die Größe unseres Sonnensystems. Selbst mit den verrückten Geschwindigkeiten, mit denen sich das Plasma der Sammelscheibe um dieses Monster dreht, dauert ein Zyklus viele Wochen. Sichtbare Helligkeitsschwankungen werden über einen Zeitraum von Monaten erwartet. EHT-Forscher schätzen die Tatsache, dass sie jetzt Veränderungen sehen, beispielsweise einen Hinweis darauf, dass sie sich tatsächlich auf den Spuren von Turbulenzen um das Schwarze Loch befinden.

„Wir hoffen auf ein schärferes Bild der Messkampagne im nächsten Jahr“, sagte Anton Zensus, Direktor des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie in Bonn. Dann, im April 2021, werden Astronomen ihre Tassen wieder in das Schwarze Loch M87 * 53 Millionen Lichtjahre von der Erde verwandeln, und vielleicht werden sie auch den Wirbel der Sammelscheibe und das Bild sehen, das sie aufnehmen. Ich sehe den Radius des Flugzeugs.