Im Mai hat ein Internationales Team ein Bild vom Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße veröffentlicht. Zu sehen ist ein dunkler „Schatten“, der von einem hellen Ring umgeben ist.
Das vorgelegte Bild enthält eine wichtige Information: Der Durchmesser des Schwarzen Lochs beträgt 52 Mikrobogensekunden – damit erscheint es am Himmel so groß wie ein Donut auf dem Mond. Das ist exakt die Größe, die bei einem Schwarzen Loch mit vier Millionen Sonnenmassen – dieser Wert war bereits aus anderen Messungen bekannt – nach der Allgemeinen Relativitätstheorie zu erwarten ist.
Das Dilemma der Physik
Hätte das Schwarze Loch eine andere Größe oder Form gezeigt, so wäre das eine wissenschaftliche Sensation gewesen. Dann hätten die Fachleute endlich die ersehnten Abweichungen von der Einsteinschen Theorie entdeckt. Denn die Physik steckt in einem Dilemma. Es gibt zwei große Modelle für den Aufbau der Welt: Die Relativitätstheorie beschreibt sehr gut die Vorgänge in den Weiten des Alls – ebenso wie die Quantentheorie die auf atomarer Ebene.
Der Haken: Beide Theorien widersprechen sich. Am Rand eines Schwarzen Lochs oder kurz nach dem Urknall können nicht beide gelten. Daher müht sich die Fachwelt fieberhaft, Abweichungen zu entdecken. Mit solchen Beobachtungen könnte man weiterarbeiten, beide Theorien ergänzen und zu einem großen Modell vereinen. Doch das Schwarze Loch in der Milchstraße liefert dafür keine Hinweise. Einstein wurde zum wiederholten Male bestätigt – das ist schön, aber wissenschaftlich nicht sehr ergiebig.
Erstmals ist Astronomen ein Blick auf das schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße gelungen. Um dieses schwarze Loch kreisen die Erde, unser gesamtes Sonnensystem und alle Sterne der Milchstraße.
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Auf einer Pressekonferenz in München, die zeitgleich an sechs weiteren Orten der Erde abgehalten wurde, hat heute die Europäische Südsternwarte gemeinsame mit dem „Event Horizon Telescope“-Projekt ein epochales Ergebnis der astronomischen Forschung vorgestellt.
Es handelt sich um das erste Bild jenes Schwarzen Lochs, das im Zentrum unserer Milchstraße sitzt. Die Menschheit schaut damit zum ersten Mal auf dieses mysteriöse Objekt mit der wissenschaftlichen Bezeichnung Sagittarius A*.
Die Erde, unser gesamtes Sonnensystem und alle Sterne der Milchstraße bewegen sich auf Kreisbahnen um dieses Schwarze Loch. Dieser Blick hinein ins Zentrum der Milchstraße, ist eine bahnbrechende technische Leistung.
Nun steht endgültig fest: In der Mitte unserer Galaxie sitzt ein Schwarzes Loch von enormer Größe.
Was ist auf dem Bild zu sehen?
Es wurde der Schatten eines riesigen Objekts abgebildet – eben der Schatten des Schwarzen Lochs, das das Zentrum unserer Milchstraße bildet. Das Schwarze Loch selbst kann nicht abgebildet werden, weil es kein Licht ausstrahlt, sondern im Gegenteil - alles Licht nur verschluckt. Mit seiner unfassbar großen Anziehungskraft zieht es Licht in sein Inneres, aber natürlich auch Gas, Staub und ganze Sterne.
Erstes Bild des Schwarzes Lochs im Zentrum unserer Michstraße. Pressestelle EHT/ESO
Es ist durch diese Fütterung inzwischen schwerer als 4 Millionen Exemplare unserer Sonne und damit das größte und schwerste Objekt in unserer Milchstraße. Dass dieses Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße existieren muss, dafür hatten die Astronominnen und Astronomen bereits deutliche Hinweise.
Denn sie konnten sich die Bahnen von Sternen, die in nächster Nähe um das Zentrum der Milchstraße kreisen, nur damit erklären, dass diese Sterne sich um ein Schwarzes Loch bewegen.
Weshalb gelang die Abbildung erst jetzt?
Vor drei Jahren wurde zum allerersten Mal überhaupt ein Schwarzes Loch abgebildet. Es war sogar noch 2.000 Mal weiter entfernt im All als das jetzt entdeckte Schwarze Loch in der Milchstraße.
Es stellt sich die Frage: Hätte man nicht das näher liegende Schwarze Loch in unserer Milchstraße zuerst zu sehen bekommen müssen als das viel weiter entfernte Objekt in einer unserer Nachbargalaxien? Weshalb war es gerade andersrum?
Die Gründe dafür: Das vor drei Jahren abgebildete Schwarze Loch der Galaxie M87 ist tausendmal schwerer als unser „eigenes“ Schwarzes Loch in der Milchstraße - und das macht einen Unterschied. Denn während das vor drei Jahren abgebildete Objekt durch seine riesige Masse recht ruhig im All sitzt und deshalb vergleichsweise leicht abzubilden ist, verfügt das schwarze Loch der Milchstraße über weniger Masse, ist leichter und verhält sich nicht ganz so ruhig. Man könnte sagen, es zittert.
Dieses von der Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration erstellte Bild zeigt die Magnetfelder in der unmittelbaren Nähe des Schwarzen Lochs in der Galaxie Messier 87 (M87). dpa Bildfunk picture alliance/dpa/ESO
Die Astronomen haben Bilder veröffentlicht auf denen zu erkennen ist, wie wechselhaft es dabei aussehen kann. Trotz zittriger Unruhe ist es durch das schlaue Verrechnen und Filtern ungeheurer Datenmengen gelungen, Bilder von unserem Schwarzen Loch zu produzieren. Und nicht nur das Zittern haben die Forscherinnen und Forscher in den Griff bekommen.
Sie haben sich sogar über den Umstand hinweggesetzt, dass wir das Schwarze Loch in der Mitte der Milchstraße eigentlich gar nicht sehen können sollten. Unsere Galaxie, die Milchstraße, ist geformt wie eine Spirale mit mehreren Armen, aber alle diese Spiralarme liegen in einer Ebene, von außen betrachtet sieht die Milchstraße aus wie eine Scheibe mit Spiralmuster.
Ins Zentrum unserer Milchstraße lässt nur mit modernster Technik schauen. IMAGO imago/imageBROKER/MaciejOlszewski
Wir sind mitsamt Sonne und allen Planeten Teil dieser Scheibe. Wenn wir Richtung Mitte dieser Scheibe schauen wollen, dann sind da viele Sterne, Staub und Gas zwischen uns und dem Zentrum der Scheibe und die versperren uns den Blick. Deshalb ist das Bild, das jetzt veröffentlicht wurde, auch keines, das mit sichtbarem Licht gemacht wurde, sondern eines, das mit Hilfe von Radiostrahlung erstellt wurde.
Radiowellen können den Staub durchdringen und man kann sie auffangen und Bilder erstellen, die zeigen, wie die Gegend ausschaut, von der aus sie ins All geschickt werden. Die Radiowellen werden vom Staub zwar ein wenig gestreut. Mit Computerprogrammen kann man die Streuung aber aus dem Bild rausfiltern.
Gelungen ist die Abbildung des Schwarzen Lochs mit Hilfe des Projekts "Event Horizon Telescope" (EHT). dpa Bildfunk Christophmalin/ESO/HO/dpa
Wie wurde das Bild dann gemacht?
Ein Radioteleskop allein reicht nicht aus, um einen so scharfen Radioblick auf das Milchstraßenzentrum zu bekommen. Dafür musste weltweit die besten Radioteleskope zur selben Zeit auf das Zentrum der Milchstraße gerichtet werden. Das geschieht seit mehreren Jahren in der Regel einmal jährlich im Frühjahr, und zwar im Rahmen des Event Horizon Telescope-Projekts. Event Horizon, oder Ereignishorizont, so nennen Kosmologen den Rand eines Schwarzen Lochs.
Und darum geht es im Projekt – die Schwarzen Löcher bzw. ihre Umrisse abzubilden. Die dafür genutzten Radioteleskope stehen verteilt über die gesamte Erde – eines davon sogar am Südpol. Die Verknüpfung durch Datenleitungen wäre zu aufwändig und zu fehleranfällig. Deshalb werden die riesigen Datenmengen zunächst auf Festplatten gespeichert und dann in zwei Rechenzentren gebracht: Das eine in Bonn, das andere in den USA. Erst dort werden die Daten der einzelnen Radioteleskope miteinander kombiniert und auf einem Supercomputer aus den kombinierten Daten die Bilder verrechnet.
Was bringt das Ganze, außer dass man jetzt sicher weiß, dass da ein Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße sitzt?
Mit dem superscharfen Blick der Radioteleskope kann man das Verhalten des Schwarzen Lochs beobachten. Wieviel Materie verschlingt es? Wie regelmäßig kommt es deshalb zu Strahlungsausbrüchen? Wie verhalten sich die Sterne, die in nächster Nähe zum Schwarzen Loch um dieses herum kreisen? Vielleicht wird man sogar Einzelbilder zu einer Art Zeitraffer montieren können.
Aus dem Verhalten des Schwarzen Lochs kann man erkennen, ob Einsteins Relativitätstheorie auch in Gegenden, in denen extreme Massen versammelt sind und extreme Anziehungskraft herrscht, alle Vorgänge richtig beschreibt. Denn eines ist klar: Die Physik des Weltalls ist noch nicht komplett verstanden. Es fehlt noch was am Theoriegebäude der Physiker.
Was an den bestehenden Theorien noch nicht stimmt, das könnte in Extremsituationen am ehesten zutage treten oder auffallen. Und was kann extremer sein als die Schwerkraft eines Millionen Sonnen schweren Schwarzen Lochs?
Das gigantische Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße gönnt sich derzeit ein ungewöhnlich reichhaltiges Mahl. Das schließen Astronomen aus einem plötzlichen Helligkeitsausbruch des Massemonsters. dpa Bildfunk picture alliance/dpa/National Science Foundation/UCLA