Im "Schatten" des Schwarzen Lochs

  • 10. February 2017

Schwarze Löcher lassen sich bislang nur indirekt nachweisen. Jetzt planen Astrophysiker den ersten "Schnappschuss" vom Schatten eines solchen Himmelskörpers.

Schwarze Löcher gehören zu den faszinierendsten und – auch im Wortsinne – attraktivsten, astrophysikalischen Phänomenen. Nach heutiger Kenntnis besitzt fast jede Galaxie in ihrem Zentrum mindestens ein supermassereiches Schwarzes Loch – auch unsere Milchstraße. Diese Objekte sind ursächlich mit unterschiedlichen Phänomenen verbunden, wie gebündelten Gasstrahlen (Jets), heißen Gasscheiben und dem Aufsammeln von Materie aus ihrer Umgebung. Die Entschlüsselung dieser Vorgänge hat erheblich zu einem besseren Verständnis Schwarzer Löcher beigetragen. Weitere Beobachtungen sollen auch die Frage beantworten, ob die Einsteinschen Feldgleichungen der Gravitation die Verhältnisse zufriedenstellend beschreiben oder ob eine Quantengravitation benötigt wird.

Nach der Entdeckung von Gravitationswellen von zwei verschmelzenden Schwarzen Löchern steht als nächstes großes Ziel die direkte Beobachtung des "Schattens" eines Schwarzen Lochs. Es wäre der "Schnappschuss des Jahrhunderts". Stellare Schwarze Löcher scheiden für dieses Unterfangen aus, weil sie viel zu klein und zu weit weg sind. Günstiger sind die supermassereichen Schwarzen Löcher im Zentrum der Milchstraße Sgr A* und in der elliptischen Riesengalaxie Messier 87. Das ambitionierte Projekt heißt Event Horizon Telescope. Ein zweites internationales Team verfolgt mit der BlackHoleCam dasselbe Ziel.

Innerhalb der nächsten zehn Jahre wird das EHT-Team rund um den Globus verteilte Radioteleskope miteinander zusammenschalten, die im Millimeter- und Submillimeterbereich empfindlich sind. Zu den wesentlichen Herausforderungen dieser Beobachtungen gehören die Durchlässigkeit und Stabilität der Atmosphäre in diesem Wellenlängenbereich. Das Südpolteleskop beispielsweise bietet besonders stabile atmosphärische Bedingungen und hat in Testmessungen gezeigt, dass Millimeterbeobachtungen fast immer möglich sind. Zudem müssen alle Teleskope mit neuen Empfängern und hochpräzisen Zeitgebern ausgerüstet werden. Gelingt das Vorhaben, so werden wir zum ersten Mal Einblicke in Raumbereiche mit extrem starker Gravitation bekommen.

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Abb. Simulation, wie das Schwarze Loch in Sgr A* aussehen könnte. Das Gas befindet sich in einem Torus und rotiert um das Schwarze Loch im Zentrum. Das Gas, das sich auf uns zubewegt ist heller aufgrund von Doppler-Verstärkung (links vom Loch). Oberhalb und unterhalb des Schwarzen Lochs erreicht uns wegen der starken Raumkrümmung Licht von dessen Rückseite. Der dunkle Teil in der Mitte des Bildes ist der „Schatten" des Schwarzen Lochs (Grafik: J. Dexter, MPE).

In der aktuellen Ausgabe von Physik in unserer Zeit schildern Silke Britzen vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie und Andreas Müller vom Exzellenzcluster Universe unser derzeitiges Wissen über supermassereiche Schwarze Löcher in Galaxienzentren und die beiden Projekte zur Abbildung eines solchen Objekts. Dieser Artikel steht hier zum freien Download zur Verfügung.

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