So sieht das Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie M87 aus. (Bildquelle: Event Horizon Telescope)

Vor fast vier Jahren sorgte die Veröffentlichung der ersten Bilder eines Schwarzen Lochs für großes Aufsehen. Dabei handelte es sich um Aufnahmen des Kerns der elliptischen Riesengalaxie Messier 87, die sich rund 55 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt im Virgo-Superhaufen befindet.

Diese Fotos gelten als erster direkter Nachweis eines Schwarzen Lochs, auch wenn wir strenggenommen nur den Schatten desselben sehen. Sie gelten außerdem als Beweis für die Richtigkeit von Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie, die Schwarze Löcher vorhersagte – korrekterweise sagte sie Karl Schwarzschild voraus, der sie als Lösung der Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie erkannte.

Wofür steht »Messier 87«?

Der Messier-Katalog ist nach dem französischen Astronom Charles Messier (1730 - 1817) benannt. Er besteht aus 110 astronomischen Objekten, davon hauptsächlich Galaxien, Sternhaufen und Nebel. Es gibt mehrere solcher Listen, unter anderem den New General Catalogue, weshalb M87 auch auf den Namen NGC 4486 hört.

Was ist der Virgo-Superhaufen?

Der Virgo-Superhaufen ist eine Ansammlung von etwa 100 bis 200 Galaxienhaufen, zu dem auch die lokale Gruppe inklusive unserer Milchstraße gehört. Er hat einen Durchmesser von etwa 150 bis 200 Millionen Lichtjahren und ist selbst Teil des Laniakea-Superhaufens.

Vor wenigen Wochen wurden neue Fotos des zentralen Schwarzen Lochs von Messier 87 veröffentlicht. Diese sind eigentlich bereits im Jahr 2018 aufgenommen worden, die Auswertung der Petabaytes an Daten dauerte allerdings fast sechs Jahre. Die Fotos belegen einmal mehr, dass Albert Einsteins revolutionäre Theorie ihre Richtigkeit hat (via Event Horizon Telescope).

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Wie beweisen die Fotos die Richtigkeit der Relativitätstheorie?

Die Aufnahmen zeigen den Wissenschaftlern zufolge, dass sich der Radius Schwarzen Lochs von knapp 20 Milliarden Kilometern gegenüber den früheren Fotos nicht geändert hat - diese sind schon im Jahr 2017 aufgenommen worden, wurden aber erst 2019 nach zweijähriger Analyse veröffentlicht (siehe das Bild weiter unten im Text). Dr. Nitika Yadlapalli Yurk, Postdoktorandin am Jet Propulsion Laboratory, drückt es so aus:

Da M87* nicht schnell an Material zunimmt (was seine Masse erhöhen würde), sagt uns die Allgemeine Relativitätstheorie, dass sein Radius im Laufe der Menschheitsgeschichte ziemlich unverändert bleiben wird. Es ist ziemlich aufregend zu sehen, dass unsere Daten diese Vorhersage bestätigen.

Außerdem stellte sich heraus: Die hellsten Regionen des das Schwarze Loch umgebenden Materie-Rings haben sich in dem einen Jahr zwischen den verschiedenen Aufnahmen verschoben. Auch das entspricht den Vorhersagemodellen der Forscher:

Die Aufnahmen aus den Jahren 2017 und 2018 im direkten Vergleich. Die südliche Region (rechts im Bild) ist deutlich heller als in der früheren Aufnahme (links im Bild). (Bildquelle: Event Horizon Telescope)

Warum sind die Fotos so wichtig?

Bis zu den ersten Aufnahmen, die 2017 entstanden und 2019 veröffentlicht wurden, hatte noch niemand ein Schwarzes Loch gesehen. Alle Beweise für deren Existenz resultierten bis dahin aus indirekten Messungen.

So wurde zum Beispiel die Fusion zweier Schwarzer Löcher anhand der dadurch entstandenen Gravitationswellen am Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, kurz LIGO, beobachtet.

Frühere Untersuchungen drehten sich um die Auswirkungen Schwarzer Löcher auf ihre Umgebung. So konnte man etwa die Existenz eines supermassiven Schwarzen Lochs im Zentrum unsere Milchstraße (mit dem Namen Sagittarius A*) durch die Bewegung von Sternen um den Allesfresser herum nahelegen.

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Wie sind die Fotos entstanden?

Beide Aufnahmen wurden mit dem Event Horizon Telescope (EHT) gemacht. Dabei handelt es sich jedoch nicht um ein einzelnes Teleskop, sondern um einen Zusammenschluss aus mehreren Radioteleskopen weltweit. So konnte ein virtuelles Teleskop von der Größe der Erde erstellt werden. Der zugrundeliegende Ansatz nennt sich Very Long Baseline Interferometry (VLBI).

Es sind auch nicht die letzten Aufnahmen, die mit dem EHT erstellt wurden. Neben 2017 und 2018 gibt es auch noch Messreihen aus den Jahren 2021 und 2022, die allerdings noch nicht vollständig analysiert sind. Für die erste Hälfte des Jahres 2024 sind zudem weitere Beobachtungen geplant.

Wie können wir Aufnahmen eines Radioteleskops überhaupt sehen?

Eigentlich hat das EHT keine Fotos in unserem Sinne aufgenommen, sondern Daten mittels Radioastronomie gesammelt. Diese wurden dann in einem aufwändigen Prozess in für Menschen sichtbare Bilder übersetzt.

Um ein Teleskop ganz anderer Art und was es uns bringen könnte, geht es im folgenden Artikel:

Warum das neue Weltraumteleskop die Sicht auf die Menschheit grundlegend ändern könnte

Wie findet ihr das? Seid ihr von der technischen Leistung, ein Schwarzes Loch zu fotografieren, beeindruckt? Haltet ihr das für einen der größten astronomischen Fortschritte unserer Zeit? Und was erwartet ihr euch von neuen Geräten wie dem oben verlinkten James-Webb-Weltraumteleskop. Schreibt es uns gerne in die Kommentare!