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Das erste Bild eines schwarzen Lochs. Der leuchtende Ring ist der Ereignishorizont, in der Mitte der Schatten des schwarzen Lochs.

Astronomie

Der erste Blick in ein schwarzes Loch

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„Großer Durchbruch für die Menschheit“: Astronomen fotografieren erstmals ein Schwarzes Loch.

Jeder, der gerne Science-Fiction-Filme schaut, hat es schon einmal gesehen: ein Schwarzes Loch. Doch in der Realität ist das bisher unmöglich gewesen: Schwarze Löcher schlucken alles – auch Licht. Daher kann man sie nicht sehen, geschweige denn fotografieren. Bisher gab es deshalb nur indirekte Beweise dafür, dass sie existieren müssen. Das hat sich jetzt geändert. 

Forscher, die am internationalen Projekt „Event Horizon Telescope“ (EHT) beteiligt sind, haben am Mittwoch auf insgesamt sechs zeitgleich stattfindenden Pressekonferenzen ihre bahnbrechenden Forschungsergebnisse präsentiert: Ihnen ist es gelungen, ein Schwarzes Loch zu fotografieren. „Wir haben das erste Bild eines Schwarzen Lochs gemacht“, sagt der Projektleiter des EHT, Sheperd S. Doeleman vom Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics. „Das ist eine außergewöhnliche wissenschaftliche Leistung, die von einem Team von mehr als 200 Forschern erbracht wurde.“

Das Schwarze Loch hat eine Masse von 6,5 Milliarden Sonnen

Wobei auf dem Bild eigentlich nicht direkt das Schwarze Loch zu sehen ist, das sich im Zentrum der Galaxie Messier 87 (M87) befindet. Der orangene „Feuerring“, wie ihn ein Forscher beschreibt, ist der so genannte „Ereignishorizont“, den Bereich der das Schwarze Loch umgibt und der als „Ort ohne Wiederkehr“ gilt: Materie, die bis hierhin gelangt, wird unweigerlich von der Schwerkraft des schwarzen Lochs angezogen.

„Wenn wir in eine helle Region eintauchen, wie eine Scheibe aus glühendem Gas, erwarten wir, dass ein schwarzes Loch eine dunkle Region ähnlich einem Schatten erzeugt“, erklärt Heino Falcke von der Radboud-Universität in den Niederlanden. „Das ist etwas, das durch Einsteins allgemeine Relativitätstheorie vorhergesagt wird, aber wir noch nie zuvor gesehen haben.“ So sei es möglich gewesen, die Masse des Schwarzen Lochs zu messen. Das Loch im Zentrum von M87 hat eine Masse von 6,5 Milliarden Sonnen und befindet sich 55 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt.

Die Gravitation Schwarzer Löcher ist so gewaltig, dass sie alles in ihrer Reichweite verschlingen – nicht einmal Licht dringt aus einem schwarzen Loch. Und wo kein Licht, da kein Foto. Daher hatten die Forscher von Anfang an den Plan verfolgt, nicht das schwarze Loch selbst, sondern sein direktes Umfeld ins Visier zu nehmen. Doch auch das galt als kompliziert: Das schwarze Loch „Sagittarius A*“ im Zentrum unserer Milchstraße ist beispielsweise 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Aus Perspektive der Erde ist das so, als würde man einen Tennisball auf dem Mond fotografieren wollen. Ein riesengroßes Teleskop ist dazu nötig. Eines, das es auf der Erde nicht gibt – es sei denn, man kombiniert vorhandene Teleskope miteinander.

Genau das ist beim „Event Horizon Telescope“ geschehen: mehrere große Teleskope, die in aller Welt verteilt stehen, wurden miteinander verbunden. So entstand ein virtuelles Teleskop mit einer Detailschärfe, mit dem man umgerechnet von Berlin aus eine Zeitung in New York lesen könnte. Alle Teleskope des EHT haben gleichzeitig dasselbe Schwarze Loch anvisiert und Daten gesammelt, die anschließend miteinander im Supercomputer kombiniert wurden.

„Die Konfrontation von Theorie und Beobachtung ist für einen Theoretiker immer ein dramatischer Moment. Es freut uns und macht uns stolz zu erkennen, dass die Beobachtungen unseren Vorhersagen so gut entsprechen“, freut sich Luciano Rezzola von der Goethe-Universität in Frankfurt, der im Vorstand des EHT sitzt.

1967 etablierte John Archibald Wheeler den Begriff „Schwarzes Loch“

Für die Beobachtung wurde eine Technik namens „Interferometrie mit sehr langen Basistrecken“ (VLBI) genutzt, über die die Teleskope synchronisiert wurden. Zu den beteiligten Teleskopen gehörten unter anderem das ALMA-Teleskop in der Atacama-Wüste und das South Pole Telescope am Südpol. Petabytes von Daten wurden von Supercomputern im Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn und dem MIT Haystack Observatorium in den USA verarbeitet, bis am Ende das Bild herauskam. Auch europäische Forschungsgelder wurden in das Projekt investiert, das den Höhepunkt jahrzehntelanger Beobachtungsarbeit markiert.

„Wir haben etwas erreicht, das noch vor einer Generation als unmöglich galt“, sagt Projektleiter Doeleman. „Durchbrüche in der Technologie, Verbindungen zwischen den besten Radioobservatorien der Welt und innovative Algorithmen haben ein völlig neues Fenster zu schwarzen Löchern und dem Ereignishorizont geöffnet.“

Albert Einstein hatte in seiner allgemeinen Relativitätstheorie vor gut hundert Jahren die Theorie aufgestellt, dass es extreme Orte geben könnte, die alles anziehen, aber kein Licht nach außen lassen. 1967 etablierte der theoretische Physiker John Archibald Wheeler den Begriff „Schwarzes Loch“. Bereits im 18. Jahrhundert dachte der britische Forscher John Michell über „dunkle Sterne“ nach, die Schwarzen Löchern ähneln. Nun gibt es einen ersten sichtbaren Beweis, dass die schwarzen Löcher tatsächlich existieren.

Das Phänomen „Schwarzes Loch“

Ein Schwarzes Loch ist ein Objekt im Weltall, das so massereich ist, dass es eine sehr starke Anziehungskraft entwickelt. Die Gravitation ist so stark, dass nichts aus einem schwarzen Loch entkommt – nicht einmal Licht. Schwarze Löcher entstehen beispielsweise, wenn Sterne am Ende ihrer Existenz unter ihrer eigenen Schwerkraft in sich zusammenfallen.

Im Universum gibt es vermutlich unzählige Schwarze Löcher in fast jeder Größe – die bisher noch niemand gesehen hat.

Albert Einstein hat in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie vor mehr als hundert Jahren die Theorie entwickelt, dass ein Schwarzes Loch die Raumzeit krümmt.

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