Das Bild eines Schwarzen Lochs hat einen hellen Emissionsring, der einen "Schatten" umgibt, den das Schwarze Loch wirft. Dieser Ring besteht aus einem Stapel immer schärfer werdender Teilringe, die der Anzahl der Bahnen entsprechen, die die Photonen um das Schwarze Loch genommen haben, bevor sie den Beobachter erreichten. Bildrechte: George Wong (UIUC) and Michael Johnson (CfA)

Astrophysik Harvard-Forscher: Superscharfe Bilder vom Schwarzen Loch

19. März 2020, 15:59 Uhr

Das erste Foto eines schwarzen Lochs war bereits eine Sensation. Jetzt haben Harvard-Smithsonian Forscher die Daten nochmal neu berechnet. Sie zeigen die feinen Strukturen im Umfeld des schwarzen Lochs.

Fast ein Jahr ist die große Sensation her: Im April 2019 veröffentlichten Astronomen das erste Foto eines schwarzen Lochs. Sie hatten zahlreiche Radioteleskope auf der Welt zu einem riesigen "Event Horizon Telescope" (EHT) zusammengeschaltet und damit Radiostrahlung vom supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum der fernen Galaxie M87 gesammelt.

Zahlreiche Photonenringe bilden den Fingerabdruck des Schwarzen Lochs

Nun haben Wissenschaftler vom Zentrum für Astrophysik von Harvard and Smithsonian die Daten noch einmal genaueren Berechnungen unterzogen. Dabei haben sie komplexe Strukturen innerhalb des Bildes des schwarzen Lochs herausgearbeitet. Zu sehen ist jetzt eine Serie von ineinander verschachtelten Ringen aus Lichtteilchen. Sie entstehen durch das Gas, dass in großer Geschwindigkeit um das Loch kreist, sich dabei reibt und große Mengen Strahlung erzeugt. Die Photonenringe werden immer schärfer, je öfter die einzelnen Lichtteilchen das Schwarze Loch umkreist haben.

Zugleich ist das Schwarze Loch als Schatten vor diesen Ringen zu sehen. Der Photonenring außerhalb des Ereignishorizonts ist laut den Wissenschaftlern eine Art Fingerabdruck des Lochs selbst. An ihm seien Masse und Rotation der Singularität ablesbar.

Weitere Entdeckungen rücken durch den technischen Fortschritt in greifbare Nähe

Die verborgenen und ineinander verschachtelten Ringe waren zwar auf den ersten Bildern schwer zu sehen. Ihre Signale seien aber sehr deutlich, wenn sie mit der Methode der Interferometrie gemessen würden, sagt der Astronom Michael Johnson. Wenn dem Event Horizon Telescope noch ein Weltraumteleskop hinzugefügt würde, seien sehr gute Ergebnisse erzielbar.

Auch seine Kollegen freuen sich über die technischen Fortschritte, die in den kommenden Jahren große Entdeckungen in greifbare Nähe rücken lassen.

Es ist derzeit sehr spannend, über die Physik der Schwarzen Löcher zu forschen. Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie sagt eine Reihe von Phänomenen vorher, die wir mit unseren neuen Instrumenten bald beobachten können. Wir können uns auf viele Fortschritte in den kommenden Jahren freuen. Als Theoretiker finde ich es sehr lohnend, die Ideen jetzt mit Experimenten in Deckung zu bringen. Ich hoffe, dass wir weiterhin universellere Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie isolieren und beobachten können, wenn die Experimente noch empfindlicher werden.

Daniel Kapec, School of Natural Sciences am Institute for Advanced Study

ens