Die Event Horizon Collaboration, die Gruppe hinter dem allerersten Bild eines Schwarzen Lochs, hat gerade eine weitere große Leistung vollbracht: ein Bild von Sagittarius A*, dem Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße. Dies ist ein Durchbruch in unserem Verständnis unserer Heimatgalaxie und der Astrophysik ihres Zentrums.

Das Event Horizon Telescope (EHT) ist ein Konsortium von Radioteleskopen auf der ganzen Welt. Durch die Kombination der Beobachtungen dieser Teleskope ist das Team in der Lage, Schwarze Löcher zu sehen, Regionen der Raumzeit mit einer so intensiven Schwerkraft, dass ihnen nicht einmal Licht entkommen kann. Das heute veröffentlichte Bild zeigt den Schatten von Sagittarius A* (ausgesprochen „A-Stern“) sowie die hochenergetische Region um ihn herum.

Die Zusammenarbeit von Hunderten von Wissenschaftlern untersucht speziell die Struktur und die unmittelbare Umgebung von zwei supermassiven Schwarzen Löchern namens Messier 87 und Sagittarius A*. M87 ist 54 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt und war abgebildet durch die Zusammenarbeit im Jahr 2019, eine historische Leistung in der Astrophysik. Sagittarius A* ist das Schwarze Loch mit 4 Millionen Sonnenmassen im Zentrum unserer eigenen Milchstraße, nur 27.000 Lichtjahre entfernt, und Gegenstand der heute angekündigten Forschung.

Das Zentrum der Milchstraße wurde erstmals vor 104 Jahren lokalisiert; Etwas mehr als ein Jahrzehnt später wurden die Radiowellen entdeckt, die vom Kern der Galaxie ausgehen, und es dauerte ein halbes Jahrhundert, bis Schütze A* identifiziert wurde. Aber das heutige Bild ist eine Gravitationsverschiebung in Richtung der Bestätigung, dass Sagittarius A* tatsächlich ein supermassereiches Schwarzes Loch ist, wie wir angenommen haben, im Gegensatz zu einer anderen hellen Radioquelle.

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Das EHT stützt sich auf eine Technik namens Interferometrie mit sehr langer Basislinie, das die Unterschiede in der Zeit nutzt, die Licht von einer Quelle benötigt, um jedes Teleskop in einer Gruppe zu erreichen, um präzise Beobachtungen dieser Quellen zu machen. Schwarze Löcher wie das im Zentrum der Milchstraße sind sehr starke Quellen von Radiowellen, was sie zu fantastischen Zielen für Radioteleskope wie die des EHT macht.

Das Gas um das Schwarze Loch herum wirbelt mit lächerlicher Geschwindigkeit, was das Objekt zu einem kniffligen Bildobjekt macht. Dieses zusammengesetzte Bild zu bekommen, war wie ein „klares Bild eines rennenden Kindes bei Nacht“, sagte José L. Gómez, VLBI-Gruppenleiter und Astrophysiker am Instituto de Astrofísica de Andalucía in Spanien, auf der Pressekonferenz. „Sie können sich vorstellen, wie verrückt uns das viele Jahre lang gemacht hat.“

„Unsere Schlussfolgerung zeigt, dass Einsteins Theorie immer noch Bestand hat … jetzt haben wir die bisher überzeugendsten Beweise dafür, dass das supermassereiche kompakte Objekt im Zentrum unserer Galaxie ein Schwarzes Loch ist“, sagte Mariafelicia de Laurentis, Astrophysikerin an der Universität von Neapel. „ Federico II“ in Italien während einer Pressekonferenz am Donnerstagmorgen. „Diese Umgebungen bieten uns die einzigartige Gelegenheit, Daten zu sammeln, wo und wie Einsteins Theorie versagt, und wenn dies der Fall ist, wird dies unser Verständnis der Schwerkraft und der Eigenschaften von Raum und Zeit verändern.“

Wenn die allgemeine Relativitätstheorie zusammengebrochen wäre, hätte das Bild etwas anders ausgesehen. Laut Maciek Wielgus, einem Astrophysiker am Max-Planck-Institut für Radioastronomie, war die sichtbare Ringstruktur möglicherweise doppelt so groß oder hatte eine andere Form. Aber wie das bahnbrechende Bild zeigt, steht die jahrhundertealte Theorie fest. „Ich persönlich wette nicht gegen Einstein“, sagte Wielgus Gizmodo in einem Videoanruf. „Es scheint sehr schwierig, diese Wette zu gewinnen.“

Wielgus fügte hinzu, dass die Ausrichtung von Schütze A* eine kleine Überraschung war. Wenn wir zum Zentrum der Milchstraße blicken, sehen wir durch Staub, Gas und Millionen von Sternen. Anstatt dass die Achse des Schwarzen Lochs mit der Scheibe übereinstimmt, zeigt sie direkt auf uns. Wenn aus Sagittarius A* ein massiver Strahl aus Material herausspritzt (wie es bei M87 der Fall ist), können wir ihn deshalb nicht sehen. Es würde direkt auf uns zuschießen, anstatt in einem Winkel, der es deutlich macht.

Eine weitere Erkenntnis war die Akkretionsrate – der Appetit des Schwarzen Lochs. Die Zusammenarbeit ergab, dass Sag A * im Grunde hungert. „Wenn Sie die gleiche Ernährung hätten wie Schütze A*, skaliert auf Ihre Masse, würden Sie alle Million Jahre ein Reiskorn essen“, sagte Sara Issaoun, NASA Einstein Fellow am Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics.

„Schwarze Löcher fasten oder schlemmen“, sagte Priya Natarajan, Astrophysikerin an der Yale University, in einem Telefongespräch mit Gizmodo. Schütze A* fastet zufällig (obwohl es immer noch Material ansammelt), und wie die jüngsten Daten zeigten, ist sein Verbrauch kaum konstant. „Eines der Dinge, die heute herauskamen, war, dass die Zeitskala der Materie, die in diese Schwarzen Löcher einströmt, sehr unterschiedlich ist“, sagte Natarajan. „Diese Schwankungen im Bild erfassen diese Variation.“

Natarajan arbeitet an der EHT der nächsten Generation, die die Anzahl der Teleskope im EHT-Array erhöhen und weiter entfernte schwarze Löcher suchen wird, die für uns zugänglich sein könnten. Schließlich, sagte sie, könnten dynamische Filme von Schwarzen Löchern und der intensiven Physik um sie herum im Detail beobachtet werden.

Wielgus sagte, dass die Beobachtung unseres Schwarzen Lochs bei höheren Frequenzen die Auflösung dieser Bilder verbessern könnte, die zugegebenermaßen etwas unscharf sind. Bei höheren Frequenzen wären die Bilder 1,5-mal schärfer und würden weniger durch die riesige Menge an Materie zwischen uns und Sagittarius A* gestört, aber das könnte Jahre dauern. Es sind erst drei Jahre seit unserem ersten Bild eines Schwarzen Lochs vergangen, also bewegt sich EHT blitzschnell.

„Meine Sorge ist, ob [general relativity] erst jenseits des Ereignishorizonts zusammenbricht, ist es uns verborgen“, sagte Wielgus. Das heißt, wenn es jenseits der Ereignishorizonte von Schwarzen Löchern einen Schlüssel zu einer einheitlichen Theorie gibt, werden wir ihn nie erfahren. Zumindest für den Moment können Sie sich im fantastischen Glanz unseres galaktischen Kerns sonnen und darüber nachdenken, was das alles bedeutet.

Mehr: Sehen Sie die Magnetfelder eines Schwarzen Lochs in einem neuen Bild des Event Horizon Telescope