Schwarzes Loch

Mit einem Zusammenschluss aus mehreren Radioteleskopen gelang erstmals ein direkter Blick auf das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie.

Demnach stimmt die Aufnahme sehr gut mit der erwarteten Verzerrung für ein Schwarzes Loch mit der viermillionenfachen Masse der Sonne überein. Zu diesem Ergebnis kommen auch frühere Messungen, bei denen man unter anderem die Bahnen von Sternen nahe dem Schwarzen Loch nutzte, um auf die Masse des zentralen Objekts zu schließen. Das sei ungewöhnlich, weil es nicht mit der Drehachse der Milchstraße übereinstimme. In den Zentren der meisten Galaxien befindet sich ein Schwarzes Loch mit der millionen- oder gar milliardenfachen Masse unserer Sonne – auch in der Milchstraße. Die Schwerkraft dieser Objekte ist so gewaltig, dass nicht einmal Licht aus ihnen entkommen kann. Bei dem leuchtenden Ring handelt es sich um aufgeheiztes Gas, das um das Schwarze Loch herumwirbelt. Trotz der enormen Masse handelt es sich bei Schwarzen Löchern um extrem kompakte Himmelskörper. Um die unmittelbare Nähe dieser Objekte abzubilden, schalteten die mehr als dreihundert beteiligten Astronomen mehrere Radioteleskope auf der gesamten Welt zusammen, darunter ALMA und APEX in Chile sowie Observatorien in Europa, Hawaii und am Südpol. Dieses als Interferometrie bezeichnete Verfahren ermöglicht eine deutlich höhere Auflösung verglichen mit den Einzelteleskopen. Nach jahrelanger Vorarbeit führten die Forscher 2017 schließlich erste Beobachtungen mit dem Teleskopnetzwerk – Event Horizon Telescope genannt – durch. Trotz der geringeren Distanz erwies sich die Auswertung der Beobachtungsdaten als weitaus schwieriger.

Einem Schwarzen Loch entkommt nichts – nicht einmal genug Licht für ein Bild. Erst einmal gelang dieses Kunststück bisher einem weltweiten Expertenteam.

Das Event Horizon Telescope (EHT) ist kein einzelnes Teleskop, sondern ein Teleskop-Netzwerk, bei dem die großen Radioteleskope weltweit durch eine neue Koppelungstechnik für ein globales Forschungsprojekt miteinander verbunden wurden. Ein Schwarzes Loch ist ein Objekt im Weltall, dessen Gravitationskraft – seine Anziehungskraft – so groß ist, dass es alles, was ihm zu nahe kommt, förmlich "verschluckt". Es verschlingt beispielsweise Sterne, die das Schwarze Loch umkreisen. Was auch immer diesen "Point of no return" passiert, wird auf Nimmerwiedersehen vom Schwarzen Loch geschluckt und ist nicht mehr messbar. Um eine so hohe Attraktivität zu haben, muss das Schwarze Loch ein Objekt mit einer gigantischen Masse sein, die extrem verdichtet ist. "A*" bezeichnet das hellste Objekt eines Sternbilds. Wobei "hell" in diesem Fall nicht wörtlich zu verstehen ist, zumindest nicht für Beobachter des Sternenhimmels. Denn genau das Zentrum unserer Milchstraße können wir nicht sehen: Es ist verdeckt von dichten Staub- und Gaswolken, die kein sichtbares Licht hindurchlassen. Doch Schwarze Löcher sind nicht zu sehen, auch nicht im Bereich von Radiowellen. Wie also kann man sie entdecken und erforschen? Er konnte so feststellen, dass Sagittarius A* vier Millionen Mal mehr Masse haben muss als unsere Sonne. Für die Erforschung des Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße erhielt Genzel zusammen mit anderen Forschern den Physik-Nobelpreis 2020. Der Ereignishorizont ist nicht nur deshalb interessant, weil er das Schwarze Loch als Silhouette sichtbar macht, sondern auch, weil dort Erstaunliches passiert. Wenn aber ein besonders großer, massereicher Stern am Ende seines Sternenlebens all sein Material verschmolzen hat und in einer großen Supernova explodiert, sackt sein Kern mit solcher Wucht in sich zusammen, dass ein supermassereiches Objekt entsteht. Denn obwohl "unser" Schwarzes Loch viel, viel näher ist, ließ es sich weitaus schwerer ablichten. Das ist tatsächlich bemerkenswert, denn Schwarze Löcher machen ihrem Namen alle Ehre: Sie sind nicht sichtbar. Sagittarius ist die lateinische Bezeichnung für das Sternbild Schütze, in dessen Richtung es liegt.

Es ist das erste Bild eines supermassereichen Schwarzen Lochs mitten in unserer Galaxie. Dabei handelt es sich um den ersten direkten visuellen Beweis dieses ...

Das Schwarze Loch selbst ist auf der Aufnahme zwar nicht zu sehen, weil es naturgemäß keine Strahlung aussendet. Die Daten der Teleskope werden mit speziellen Supercomputern kombiniert, so dass sich ein gigantisches virtuelles Teleskop vom Durchmesser der Erde ergibt. Damit wurde die Präsenz eines supermassereichen kompakten Objektes dort bestätigt. Als einzige plausible Erklärung galt ein Schwarzes Loch - und nun gibt es dafür einen direkten visuellen Beweis. Vor diesem Problem stehen Astronomen seit den ersten theoretischen Spekulationen über Schwarze Löcher - Objekte, deren Schwerkraft so gewaltig ist, dass nicht einmal Licht aus ihnen entkommen kann. Wie fotografiert man ein Objekt, das von Natur aus unsichtbar ist? An dem Durchbruch war auch das Max-Planck-Institut beteiligt.

Astronomen ist erstmals die Abbildung eines Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße gelungen. Allein das Zusammensetzen der Datenmengen von ...

Mit dem superscharfen Blick der im EHT-Projekt verbundenen Radioteleskope wird es möglich, das Verhalten des Schwarzen Lochs in Zentrum der Milchstraße zu beobachten. Wie regelmäßig kommt es deshalb zu Strahlungsausbrüchen? Wie verhalten sich die Sterne, die in nächster Nähe zum Schwarzen Loch um dieses herum kreisen? Und nicht nur das Zittern haben die Forscherinnen und Forscher in den Griff bekommen. Zwar streut der Staub die Wellen ein wenig, aber mit Computerprogrammen lässt sich die Streuung aus dem Bild herausfiltern. Abgebildet wurde der Schatten des riesigen Objekts. Das Schwarze Loch selbst kann nicht abgebildet werden, weil es kein Licht ausstrahlt, sondern alles Licht verschluckt, das ihm zu nahe kommt. Auf einer Pressekonferenz in München, die zeitgleich an sechs weiteren Orten der Erde abgehalten wurde, hat die Europäische Südsternwarte gemeinsam mit dem "Event Horizon Telescope"-Projekt ein epochales Ergebnis der astronomischen Forschung vorgestellt.