Schwarzes Loch: Astronomen haben neues Wissen – Himmelsflimmern

Bis April letzten Jahres war M87 eine verbreitete Galaxie im Sternbild Jungfrau. Dann machte ein Foto diese Galaxie über Nacht weltberühmt. Es wurde auch auf der vorgestellt Titelbild von SPIEGEL.

Ein internationales Team von Astronomen hatte ein globales Netzwerk von acht großen Radioteleskopen auf das Zentrum von M87 gerichtet, das immer tiefer in den Kern eindrang. Sie hatten so weit hineingezoomt, als wäre es von der Boden einer Orange auf der Mund fotografieren. Mit dieser beispiellosen Auflösung hatten sie ein schwarzes Loch im Schwerpunkt der Milchstraße M87 gesehen. Es ist als dunkler Schatten erkennbar, der von einem lodernden Kranz umgeben ist.

Jetzt gehen die Forscher. In der aktuellen Ausgabe des „Astrophysical Journal“ kündigen sie an: Das Schwarze Loch in der Mitte von M87 (genannt M87 *) leuchtet nicht nur, es leuchtet sogar. Ein funkelndes Nichts am Himmel: Was für ein Spektakel!

Funkeln? Sie können es nüchtern betrachten

Thomas Krichbaum fühlt sich mit diesem Begriff jedoch nicht sehr wohl. „Wir haben darüber gesprochen und uns dann entschlossen, in der Pressemitteilung über Funkeln zu sprechen“, sagt der Radioastronom am Max-Planck-Institut in Bonn. Krichbaum selbst, dieser Begriff ist zu ungenau und zu poetisch. Er zieht es vor, die Ergebnisse seines Forschungsteams nüchterner auszudrücken: „Die maximale Helligkeit ist variabel.“

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

Das ist eine wichtige Erkenntnis. Die Physiker haben immer noch Probleme, das berühmte Bild des brennenden M87 * -Rings zu bewerten: Sie wissen nicht genau, was sie auf diesem Foto tatsächlich sehen.

Glühendes Plasma

Es ist wahr, dass der kreisförmige Schatten des Schwarzen Lochs deutlich sichtbar ist. Aus seiner Größe kann berechnet werden, dass sich im Inneren der Galaxie M87 eine Gravitationsschlucht befinden muss, die die Gravitationskraft von 6,5 Milliarden Sonnen kombiniert. Aber was ist der leuchtende Ring, der um diesen Schatten herum aufflackert?

Es muss etwas mit den Phänomenen der Akkretionsscheibe und der Düsen zu tun haben. Denn was ist mit den meisten? Schwarze Löcher Eine Scheibe aus glühend heißem Plasma wirbelt um M87 *, und zwei Materiestrahlen schießen senkrecht dazu in den Raum. Aber das Bild ist zu verschwommen, um mehr zu erfahren. Bisher konnten die Forscher noch nicht einmal den Ort der Akkretionsscheibe bestimmen, sie wissen nicht, wie dick sie ist oder in welchem ​​Winkel die Jets ihre Materialladung in den Weltraum ausstoßen.

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 genannt haben, sie liefern wird. Nach der ersten derart 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 mit; im folgenden Jahr gab es technische Probleme; Immerhin wurden die meisten Teleskope in diesem Jahr wegen der Koronapandemie abgeschaltet.

Interessanter Fund im Archiv

Die Forscher mussten lediglich frühere Messungen verwenden. Sie durchsuchten ihre Archive, um festzustellen, ob dort etwas Interessantes vorhanden 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 die drei amerikanischen Instrumente hergestellt Hawaii und Arizona mit später dem deutschen APEX-Teleskop Chili aktiviert.

Zu dieser Zeit nahmen die Forscher Signale vom M87 * auf, aber die Messergebnisse waren zu schlecht, um sie zu einem Bild zu kombinieren. Im Nachhinein sieht es jedoch anders aus: Da die Astronomen nun die ungefähre Form des beobachteten Objekts kennen, könnten sie ihre Software darauf trainieren und auf diese Weise Bilder aus den Archivdaten extrahieren, wenn auch auf skizzenhafte Weise.

Das Ergebnis gefällt den Forschern: Die Daten aus den Vorjahren können als Ringstruktur interpretiert werden, deren Größe sich nicht ändert. Das EHT-Team sieht dies als Bestätigung dafür, dass sie ein echtes Objekt im Visier haben. Die Intensität, mit der dieses Objekt Radiowellen aussendet, variiert jedoch: In einem Jahr leuchtet der Ring unten links am stärksten, im nächsten Jahr oben oder rechts. Mit anderen Worten, das Schwarze Loch funkelt, wie es in der Pressemitteilung heißt.

Neue Erkenntnisse im Jahr 2021?

Dieses himmlische Flackern passt perfekt ins Bild: Ein supermassereiches Schwarzes Loch mit der Masse M 87 * hat einen Radius von etwa 20 Milliarden Kilometern, ungefähr so ​​groß wie unser Sonnensystem. Selbst bei den lächerlichen Raten, mit denen das Plasma von der Akkretionsscheibe um dieses Monster herumwirbelt, dauert ein Zyklus viele Wochen. Über einen Zeitraum von Monaten sind daher merkliche Helligkeitsschwankungen zu erwarten. Die EHT-Forscher sehen die Tatsache, dass sie solche Veränderungen jetzt als Hinweis darauf sehen, dass sie tatsächlich die Turbulenzen um das Schwarze Loch verfolgen könnten.

„Wir hoffen auf ein klareres Bild der Messkampagne im nächsten Jahr“, sagt Anton Zensus, Direktor des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie in Bonn. Dann, im April 2021, werden Astronomen ihre Schalen zurück zum funkelnden Schwarzen Loch M 87 * 53 Millionen Lichtjahre von der Erde drehen, und sie können auch den Wirbel der Akkretionsscheibe und den Mai-Strahl in dem Bild sehen, das sie erzeugen werden. des Strahls.