Teilnehmer des Event Horizon Telescope-Projekts, großes Netzwerk Radioteleskope haben erstmals ein reales Bild des Schattens eines Schwarzen Lochs gezeigt – in der Galaxie Messier 87 (M87) im Sternbild Jungfrau.
Weltweit fanden gleichzeitig sechs große Pressekonferenzen statt, bei denen Astrophysiker über die Ergebnisse des internationalen Projekts berichteten.
Einer der Projektleiter, Luciano Rezzol, stellte fest, dass das resultierende Bild die Existenz des Ereignishorizonts bestätigt, also die Richtigkeit von Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie beweist.
Wissenschaftler haben die Leistung von acht Langwellen-Radioteleskopen in verschiedenen Teilen des Planeten zu einem großen Radioteleskop-Interferometer zusammengefasst, da ein Netzwerk von Radioteleskopen für solche Beobachtungen am besten geeignet ist. Radioteleskope befinden sich insbesondere in Frankreich, Chile, auf der Insel Hawaii, Südpol. Das Ereignishorizont-Teleskop ist nach der Grenze der Raumzeit benannt, die ein Schwarzes Loch umgibt und den sogenannten Punkt ohne Wiederkehr darstellt.
Wo hat das Teleskop gesucht?
Um die Umgebung supermassereicher Schwarzer Löcher in den Zentren jeder Galaxie zu erkunden, richteten Wissenschaftler ein Netzwerk von Radioteleskopen auf zwei Objekte – Sagittarius A*, eine kompakte und helle Radioemissionsquelle, die sich in einiger Entfernung im Zentrum unserer Milchstraßengalaxie befindet etwa 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt, und an einem anderen ein Schwarzes Loch – im Zentrum der elliptischen Galaxie Messier 87 (M87) im Sternbild Jungfrau, es befindet sich in einer Entfernung von 55 Millionen Lichtjahren von der Erde. Das Schwarze Loch in der Galaxie M87 ist etwa 6,5 Milliarden Mal schwerer als die Sonne und tausendmal schwerer als Sagittarius A*.
Die kontinuierlichen Beobachtungen wurden im April 2017 zehn Tage lang fortgesetzt. Jedes der Teleskope sammelte 500 TB an Informationen. Die Wissenschaftler brauchten zwei Jahre, um die gewonnenen Daten zu entschlüsseln und zu analysieren. Bei der Untersuchung der Beobachtungsergebnisse griffen Wissenschaftler auf die Hilfe von Supercomputern am Heistack Observatory (Massachusetts Institute of Technology, USA) und am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn (Deutschland) zurück.
Das bekannteste Bild eines Schwarzen Lochs in der Populärkultur ist das Bild von Gargantua im Film Interstellar. Der amerikanische Astrophysiker Kip Thorne, der für die Entdeckung der Gravitationswellen den Nobelpreis erhielt, war für die Erstellung des visuellen Bildes des Schwarzen Lochs und seiner wissenschaftlichen Genauigkeit verantwortlich. Im Film ist das Bild voller Details und optischer Effekte.
Es wird angenommen, dass ein Schwarzes Loch ein Objekt mit einer so starken Schwerkraft ist, dass selbst Licht sich nicht unendlich weit von ihm entfernen kann und kein Körper aus dem Schwarzen Loch entkommen kann. Das Konzept solcher Objekte ist mit der modernen Sicht der Schwerkraft, Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie und ihrer Darstellung der Schwerkraft durch die Krümmung der Raumzeit verbunden.
Was Astrophysiker wissen wollten
Man ging davon aus, dass die gemeinsame Arbeit von Teleskopen dabei helfen würde, den Schatten eines Schwarzen Lochs zu erkennen. Die Messungen werden die allgemeine Relativitätstheorie testen und weitere Beweise für die Existenz von Schwarzen Löchern liefern. Schwarze Löcher bleiben hypothetische Objekte, aber Astronomen haben keinen Zweifel an ihrer Existenz. Es gibt bereits zahlreiche indirekte Beweise für ihre Existenz, die von Beobachtungen naher Doppelsternsysteme bis hin zu Gravitationswellen reichen. Das erste wissenschaftlich fundierte Bild eines Schwarzen Lochs wurde 1979 vom französischen Astrophysiker Jean-Pierre Luminet aufgenommen.
Allerdings gab es bisher keine direkten Beobachtungen von Schwarzen Löchern – Schwarze Löcher sind klein, aber gleichzeitig sehr weit entfernt.
Wissenschaftler wollten auch herausfinden, warum einige Schwarze Löcher die Zentren kolossaler Strahlungsquellen – Quasare – sind, während andere, darunter Sagittarius A*, sich ruhig verhalten. Darüber hinaus helfen detaillierte Beobachtungen dabei, exotische Hypothesen wie die Wurmlochhypothese zu testen.
Schwarze Löcher sind die einzigen kosmischen Körper, die Licht durch Schwerkraft anziehen können. Sie sind auch die größten Objekte im Universum. Es ist unwahrscheinlich, dass wir in naher Zukunft wissen, was in der Nähe ihres Ereignishorizonts (bekannt als „Point of no Return“) passiert. Dies sind die geheimnisvollsten Orte unserer Welt, über die trotz jahrzehntelanger Forschung noch sehr wenig bekannt ist. Dieser Artikel enthält 10 Fakten, die als die faszinierendsten bezeichnet werden können.
1 Schwarze Löcher saugen keine Materie in sich auf
Viele Menschen stellen sich ein Schwarzes Loch als eine Art „Weltraumstaubsauger“ vor, der den umgebenden Raum ansaugt. Tatsächlich handelt es sich bei Schwarzen Löchern um gewöhnliche Weltraumobjekte mit einem außergewöhnlich starken Gravitationsfeld.
Würde an der Stelle der Sonne ein Schwarzes Loch gleicher Größe entstehen, würde die Erde nicht mit hineingezogen werden, sie würde sich auf der gleichen Umlaufbahn drehen wie heute. Sterne, die sich neben Schwarzen Löchern befinden, verlieren einen Teil ihrer Masse in Form von Sternwind (dies geschieht während der Existenz eines Sterns), und Schwarze Löcher absorbieren nur diese Materie.
2 Die Existenz von Schwarzen Löchern wurde von Karl Schwarzschild vorhergesagt
Karl Schwarzschild war der erste, der Einsteins allgemeine Relativitätstheorie nutzte, um die Existenz eines „Punktes ohne Wiederkehr“ zu beweisen. Einstein selbst hat nicht an Schwarze Löcher gedacht, obwohl seine Theorie ihre Existenz vorhersagt.
Schwarzschild machte seinen Vorschlag 1915, unmittelbar nachdem Einstein seine allgemeine Relativitätstheorie veröffentlicht hatte. Damals entstand der Begriff „Schwarzschild-Radius“ – das ist ein Wert, der angibt, wie stark man ein Objekt komprimieren müsste, damit es zu einem Schwarzen Loch wird.
Theoretisch kann alles zu einem Schwarzen Loch werden, wenn es ausreichend komprimiert wird. Je dichter das Objekt ist, desto stärker ist das Gravitationsfeld, das es erzeugt. Beispielsweise würde die Erde zu einem Schwarzen Loch werden, wenn sie die Masse eines erdnussgroßen Objekts hätte.
3 Schwarze Löcher können neue Universen hervorbringen
Die Vorstellung, dass Schwarze Löcher neue Universen hervorbringen können, erscheint absurd (insbesondere, da wir uns über die Existenz anderer Universen immer noch nicht sicher sind). Dennoch werden solche Theorien von Wissenschaftlern aktiv entwickelt.
Eine sehr vereinfachte Version einer dieser Theorien lautet wie folgt. Unsere Welt verfügt über äußerst günstige Bedingungen für die Entstehung von Leben. Wenn sich eine der physikalischen Konstanten auch nur ein wenig ändern würde, wären wir nicht auf dieser Welt. Die Singularität von Schwarzen Löchern setzt die normalen Gesetze der Physik außer Kraft und könnte (zumindest theoretisch) zur Entstehung eines neuen Universums führen, das sich von unserem unterscheiden wird.
4 Schwarze Löcher können dich (und alles) in Spaghetti verwandeln
Schwarze Löcher dehnen Objekte in ihrer Nähe aus. Diese Objekte beginnen, Spaghetti zu ähneln (es gibt sogar einen speziellen Begriff – „Spaghettifizierung“).
Dies geschieht aufgrund der Funktionsweise der Schwerkraft. Im Moment befinden sich Ihre Beine näher am Erdmittelpunkt als Ihr Kopf und werden daher stärker angezogen. Auf der Oberfläche eines Schwarzen Lochs beginnt der Unterschied in der Schwerkraft gegen Sie zu wirken. Die Beine werden immer schneller in die Mitte des Schwarzen Lochs gezogen, sodass die obere Körperhälfte nicht mithalten kann. Ergebnis: Spaghettiifizierung!
5 Schwarze Löcher verdampfen mit der Zeit
Schwarze Löcher absorbieren nicht nur Sternwind, sondern verdunsten auch. Dieses Phänomen wurde 1974 entdeckt und erhielt den Namen Hawking-Strahlung (nach Stephen Hawking, der die Entdeckung machte).
Mit der Zeit kann das Schwarze Loch mit dieser Strahlung seine gesamte Masse in den umgebenden Raum abgeben und verschwinden.
6 Schwarze Löcher verlangsamen die Zeit in ihrer Nähe
Wenn Sie sich dem Ereignishorizont nähern, verlangsamt sich die Zeit. Um zu verstehen, warum dies geschieht, müssen wir uns das „Zwillingsparadoxon“ ansehen, ein Gedankenexperiment, das häufig zur Veranschaulichung der Grundprinzipien von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie verwendet wird.
Einer der Zwillingsbrüder bleibt auf der Erde, der zweite fliegt mit Lichtgeschwindigkeit auf eine Weltraumreise. Als er zur Erde zurückkehrt, stellt der Zwilling fest, dass sein Bruder stärker gealtert ist als er, weil die Zeit langsamer vergeht, wenn er sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt.
Wenn Sie sich dem Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs nähern, bewegen Sie sich mit dieser Geschwindigkeit hohe Geschwindigkeit diese Zeit wird für dich langsamer werden.
7 Schwarze Löcher sind die fortschrittlichsten Energiesysteme
Schwarze Löcher erzeugen Energie besser als die Sonne und andere Sterne. Dies liegt an der Materie, die sie umkreist. Beim Überqueren des Ereignishorizonts mit enormer Geschwindigkeit erwärmt sich die Materie in der Umlaufbahn eines Schwarzen Lochs auf extrem hohe Temperaturen. Dies wird Schwarzkörperstrahlung genannt.
Zum Vergleich: Bei der Kernfusion werden 0,7 % der Materie in Energie umgewandelt. In der Nähe eines Schwarzen Lochs werden 10 % der Materie zu Energie!
8 Schwarze Löcher verbiegen den Raum um sie herum
Man kann sich den Raum als eine gespannte Gummiplatte vorstellen, auf der Linien gezeichnet sind. Wenn Sie einen Gegenstand auf die Schallplatte legen, ändert dieser seine Form. Schwarze Löcher funktionieren auf die gleiche Weise. Ihre extreme Masse zieht alles an, auch Licht (dessen Strahlen, um die Analogie fortzusetzen, Linien auf einer Platte genannt werden könnten).
9 Schwarze Löcher begrenzen die Anzahl der Sterne im Universum
Sterne entstehen aus Gaswolken. Damit die Sternentstehung beginnen kann, muss die Wolke abkühlen.
Die Strahlung schwarzer Körper verhindert das Abkühlen von Gaswolken und verhindert die Entstehung von Sternen.
10 Theoretisch kann jedes Objekt zu einem Schwarzen Loch werden
Der einzige Unterschied zwischen unserer Sonne und einem Schwarzen Loch ist die Schwerkraft. Im Zentrum eines Schwarzen Lochs ist es viel stärker als im Zentrum eines Sterns. Wenn unsere Sonne auf einen Durchmesser von etwa fünf Kilometern komprimiert würde, könnte sie ein Schwarzes Loch sein.
Theoretisch kann alles zu einem Schwarzen Loch werden. In der Praxis wissen wir, dass Schwarze Löcher nur durch den Zusammenbruch riesiger Sterne entstehen, deren Masse die der Sonne um das 20- bis 30-fache übersteigt.
