Ereignishorizont eines supermassiven Schwarzen Lochs im Visier

26. April 2015, 17:25
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"Event Horizon"-Projekt soll mit virtuellem Teleskop von annähernd Erdgröße gelingen

Ein internationales Astronomenteam hat einen ehrgeizigen Plan: Die Forscher haben vor, den Ereignishorizont des supermassiven Schwarzen Lochs im Zentrum unserer Milchstraße abzubilden - es wäre die detaillierteste Aufnahme dieses Schwerkraftmonsters überhaupt. Gelingen soll dies mithilfe des sogenannten "Event Horizon Telescopes", eines virtuellen Teleskops von annähernd der Größe der Erde. Dafür werden Beobachtungsinstrumente, die weit über den Globus verstreut liegen, zusammengeschaltet. Nun ist Wissenschaftern ein bedeutender Schritt in diese Richtung gelungen: Koordinierte Beobachtungen mit dem APEX-Teleskop in Chile und dem Südpolteleskop, dem größten Teleskop der Antarktis, begeistern schon jetzt die Forscher.

Im vergangenen Dezember ist ein internationales Team von Astronomen auf die Südhalbkugel der Erde gereist. Deutsche, chilenische und koreanische Wissenschafter unter der Leitung von Alan Roy vom MPIfR gingen dabei nach Chile, die amerikanischen Forscher unter der Leitung von Dan Marrone von der Universität Arizona direkt zum Südpol, um ihre Teleskope im Rahmen des "Event Horizon"-Teleskopnetzwerks (EHT) als ein virtuelles Riesenteleskop zu betreiben. Durch die Zusammenschaltung von über die ganze Erde verteilten Teleskopen soll es mit dem EHT möglich werden, die ersten detaillierten Bilder von Schwarzen Löchern aufzunehmen.

"Ziel des EHT wird es sein, die Allgemeine Relativitätstheorie Einsteins zu testen, den Fütterungsprozess von Schwarzen Löchern zu verstehen sowie deren Erzeugung von relativistischen Ausströmungen, und die Existenz des Ereignishorizonts, des ‚Rands‘ eines Schwarzen Lochs, erstmals experimentell zu bestätigen", sagt Marrone.

Am 13. Januar 2015 erfolgte erstmals eine erfolgreiche interferometrische Verbindung zwischen APEX und dem "Atacama Large Millimetre Array" (ALMA) zu einem virtuellen Teleskop von 2,08 Kilometer Durchmesser. Die Verbindung von APEX mit dem SPT stellt eine Erweiterung auf einen virtuellen Durchmesser von über 7000 Kilometer dar. Das ist die neueste Ergänzung zu einem über den ganzen Erdball verteilten Netzwerk von Radioteleskopen, die über die Technik der "Very Long Baseline Interferometry" oder VLBI zu einem virtuellen Riesenteleskop verbunden werden. Je größer das Teleskop, desto schärfer und detailreicher wird das Bild, und mit der VLBI-Beobachtungstechnik arbeiten die miteinander verbundenen Teleskope wie ein Einzelteleskop mit dem Durchmesser der Abstände (oder der "Basislinien") zwischen den einzelnen Teleskopen. Die schärfsten Bilder erreicht man somit über die Verbindung von Einzelteleskopen in möglichst großer Entfernung voneinander.

Schwarzes Loch von viermillionenfacher Sonnenmasse

Das Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße, bekannt unter der Bezeichnung Sagittarius A*, ist zwar gut vier Millionen mal massereicher als die Sonne, aber es ist immer noch winzig im Vergleich zu anderen Objekten. Es liegt in einer Entfernung von rund 26.000 Lichtjahren und dabei ist der Ereignishorizont kleiner als die Bahn des Planeten Merkur um die Sonne. Zum Vergleich: das ist ungefähr so, als wollte man von New York aus die Jahreszahl auf einer Ein-Cent-Münze in Deutschland lesen.

Mit bisher unerreichter räumlicher Auflösung, mehr als tausendfach höher als die des Hubble-Teleskops, wird das EHT wirbelnde Gasströme abbilden, unmittelbar bevor sie jenseits des Ereignishorizonts verschwinden und jeden Kontakt mit dem Rest des Universums verlieren. Der Allgemeinen Relativitätstheorie zufolge bleibt das Schwarze Loch selbst unsichtbar, da nicht einmal Licht die gewaltige Schwerkraft überwinden kann. Jedoch könnte es sich als dunkle Silhouette gegen den Hintergrund abheben.

Hochauflösende erste Aufnahmen

Für die ersten Beobachtungen wurden die beiden miteinander verbundenen Teleskope auf zwei bekannte Schwarze Löcher ausgerichtet, und zwar Sagittarius A*, die Zentralquelle in unserer Milchstraße sowie die Galaxie Centaurus A in ca. 10 Millionen Lichtjahren Entfernung. In diesem Experiment haben das APEX-Teleskop in Chile und das Südpol-Teleskop in der Antarktis eine gemeinsame Beobachtung über einen Abstand von gut 7.000 Kilometer durchgeführt. Die erhaltenen Daten stellen die bestaufgelösten Beobachtungen von diesen beiden Objekten am Südhimmel dar, sie übertreffen sogar den bisherigen Rekord bei einer aktiven Galaxie um einen Faktor 10.

"Centaurus A ist von Mitteleuropa aus nie über dem Horizont sichtbar, stand aber schon immer auf unserem Wunschzettel", sagt Alan Roy, der diese Galaxie von seiner australischen Heimat her sehr gut kennt. "Es ist auch sehr eindrucksvoll, die Zentralquelle unserer Milchstraße, Sagittarius A*, in so hoher Auflösung zu sehen." (red, derStandard.at, 26.4.2015)

  • Den Rand des gigantischen Schwarzen Loches im Zentrum unserer Milchstraße wollen Astronomen mithilfe eines virtuellen Riesenteleskops sichtbar machen.

    Den Rand des gigantischen Schwarzen Loches im Zentrum unserer Milchstraße wollen Astronomen mithilfe eines virtuellen Riesenteleskops sichtbar machen.

  • Mit dem Südpol-Teleskop (SPT) und dem Atacama-Pfadfinder-Experiment  (APEX) wurde im Januar 2015 erstmals eine gemeinsame Beobachtung im  Rahmen eines VLBI-Experiments durchgeführet.
    illu.: dan marrone/ua

    Mit dem Südpol-Teleskop (SPT) und dem Atacama-Pfadfinder-Experiment (APEX) wurde im Januar 2015 erstmals eine gemeinsame Beobachtung im Rahmen eines VLBI-Experiments durchgeführet.

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